Često u problemima iz fizike, energetske vrijednosti za različite procese date su u kalorijama. Međutim, u međunarodnom sistemu mjerenja (SI), prihvaćena jedinica za ovu fizičku veličinu je džul. U članku ćemo detaljno razmotriti pitanje pretvaranja kilokalorija u džule.
Šta znači vrijednost?
Neophodno je pozabaviti se samim pojmom "kalorija". A zatim nastavite s razmatranjem pitanja kako pretvoriti kilokalorije u džule.
U fiziku ga je uveo 1824. godine francuski naučnik Nicolas Clement. Krajem 19. stoljeća i u prvoj polovini 20. stoljeća kalorija se često koristila za kvantificiranje energetskih procesa. Korišćen je kao mjera energije u Tehničkom sistemu jedinica.
Vrijednost se naziva mala kalorija. Predstavlja energiju (toplotu) koju je potrebno prenijeti na 1 gram vode da bi se zagrijala za 1 stepen Celzijusa.
Postoji i velika kalorija. Njegova vrijednost je jednaka energiji potrebnoj za zagrijavanje 1 stepena već 1 kilogram vode. Uzimajući u obzir prefikse za mjerne jedinice, velika kalorija se bilježi kao 1 kcal=1000 cal.
Šta je 1 kilokalorija u džulima?
Ovo pitanje će mnogima izgledati jednostavno. Zaista, za ovo trebate uzeti 1 kg vode, zagrijati je za 1 oC i izmjeriti koliko je topline prebačeno tokom ovog procesa. Problem je što toplotni kapacitet vode zavisi od njene temperature.
Ako pogledate tabelarne podatke, možete uočiti kako, u temperaturnom rasponu od 0 oC do 100 oC, toplotni kapacitet H 2O se mijenja sa 4174 kJ/kg na 4220 kJ/kg. Štaviše, prvo se smanjuje, dostižući minimum na 30-40 oC, a zatim ponovo raste do tačke ključanja.
Pronađen je izlaz iz ove teške situacije. Naučnici su vansistemsku jedinicu energije vezali za određenu temperaturu vode. Dvije najčešće korištene temperature su 15 oC i 20 oC.
U prvom slučaju govorimo o standardnoj kaloriji, to je 4, 1868 J. U drugom slučaju radi se o termohemijskoj kaloriji, nešto je manja od standardne, i jednaka je 4, 184 J. Ove vrijednosti se razlikuju jedna od druge samo za 0,07%.
Pri rješavanju zadataka iz fizike preporučuje se korištenje veće od zadatih vrijednosti, odnosno 1 cal=4,1868 J, pošto je ova vrijednost standardna, priznata u mnogim razvijenim zemljama svijeta.
Prema tome, 1 kilokalorija u džulima će biti jednaka 4186,8 J ili 4,1868 kJ.
Gdje je ovo znanje važno?
Kao što je gore spomenuto, kalorija nijekoristi u nauci. Tamo se preporučuje korištenje džula za mjerenje energije.
Ipak, u proizvodnji prehrambenih proizvoda energetska vrijednost njihovog sadržaja primjenjuje se na etikete u kilokalorijama. U pravilu, ove vrijednosti se dupliraju odgovarajućim brojkama u kilodžulima. Međutim, mnoge moderne dijete zasnivaju se na korištenju kalorijskog sistema.
Zašto je važno znati energetsku vrijednost namirnica koje osoba jede? Jer razlika između potrošnje kalorija i njihovog unosa u obliku hrane određuje da li će se težina povećati ili ne.
Svako ko se u životu suočio sa ovim pitanjem zna da masti sadrže 2,25 puta više energije po jedinici mase od proteina i ugljenih hidrata. Osim toga, postoji nešto kao "prazne kalorije", što se odnosi na štetnost proizvoda (oni opskrbljuju tijelo energijom, ali ne sadrže hranjive tvari i vitamine). Alkoholna pića su odličan primjer hrane bogate praznim kalorijama.
Primjer rješavanja problema
Rešimo jednostavan problem pretvaranja kilokalorija u džule. Recimo da je osoba kupila 2 kg mesa u radnji. On zna da ovaj proizvod sadrži 1250 kcal/kg. Morate pronaći odgovarajuću vrijednost u džulima.
Pošto je masa mesa 2 kg, onda je njegov sadržaj kalorija 2 [kg]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. Znajući da je 1 kcal=4186,8 J, koristićemo proporciju. Dobijamo: 25004186, 8=10467000 J ili 10, 467 MJ.
