Dažnai fizikos problemose energijos vertės įvairiems procesams pateikiamos kalorijomis. Tačiau tarptautinėje matavimų sistemoje (SI) priimtinas šio fizinio dydžio vienetas yra džaulis. Straipsnyje mes išsamiai apsvarstysime kilokalorijų konvertavimo į džaulius klausimą.
Ką reiškia vertė?
Būtina susidoroti su pačia „kalorijų“sąvoka. Ir tada pereikite prie klausimo, kaip konvertuoti kilokalorijas į džaulius.
Jį į fiziką 1824 m. įtraukė prancūzų mokslininkas Nikolas Klemensas. XIX amžiaus pabaigoje ir XX amžiaus pirmoje pusėje kalorijos dažnai buvo naudojamos energijos procesams įvertinti. Jis buvo naudojamas kaip energijos matas techninėje vienetų sistemoje.
Vertė vadinama maža kalorija. Tai reiškia energiją (šilumą), kurią reikia perkelti į 1 gramą vandens, kad jis pašildytų 1 laipsniu Celsijaus.
Taip pat yra daug kalorijų. Jo reikšmė lygi energijai, reikalinga 1 laipsnio pašildymui jau 1 kilogramui vandens. Atsižvelgiant į matavimo vienetų priešdėlius, didelė kalorija įrašoma kaip 1 kcal=1000 cal.
Kas yra 1 kilokalorija džauliais?
Šis klausimas daugeliui atrodys paprastas. Išties, tam reikia paimti 1 kg vandens, pašildyti 1 oC ir išmatuoti, kiek šilumos buvo perduota šio proceso metu. Problema ta, kad vandens šiluminė talpa priklauso nuo jo temperatūros.
Jei pažvelgsite į lentelės duomenis, galite pastebėti, kaip temperatūros diapazone nuo 0 oC iki 100 oC, šiluminė talpa H 2O keičiasi nuo 4174 kJ/kg iki 4220 kJ/kg. Be to, pirmiausia jis sumažėja, pasiekdamas minimumą esant 30–40 oC, o paskui vėl didėja iki virimo temperatūros.
Ieitis iš šios sudėtingos padėties buvo rasta. Mokslininkai nesisteminį energijos vienetą susiejo su tam tikra vandens temperatūra. Dvi dažniausiai naudojamos temperatūros yra 15 oC ir 20 oC.
Pirmuoju atveju kalbame apie standartinę kaloriją, ji yra 4 1868 J. Antruoju atveju tai yra apie termocheminę kaloriją, ji yra šiek tiek mažesnė už standartinę ir yra lygi 4, 184 J. Šios reikšmės viena nuo kitos skiriasi tik 0,07%.
Spręsdami fizikos uždavinius, rekomenduojama naudoti didesnę iš pateiktų reikšmių, tai yra 1 cal=4,1868 J, nes ši reikšmė yra standartinė, pripažįstama daugelyje išsivysčiusių pasaulio šalių.
Atitinkamai, 1 kilokalorija džauliais bus lygi 4186,8 J arba 4,1868 kJ.
Kur šios žinios svarbios?
Kaip minėta aukščiau, kalorijos nėranaudojamas moksle. Čia energijai matuoti rekomenduojama naudoti džaulį.
Vis dėlto gaminant maisto produktus etiketėse nurodoma jų turinio energinė vertė kilokalorijomis. Paprastai šios vertės dubliuojamos atitinkamais skaičiais kilodžauliais. Tačiau daugelis šiuolaikinių dietų yra pagrįstos kalorijų sistema.
Kodėl svarbu žinoti maisto produktų, kuriuos valgo žmogus, energetinę vertę? Nes skirtumas tarp suvartojamų kalorijų ir jų suvartojamo maisto pavidalu lemia, ar svoris padidės, ar ne.
Kiekvienas, gyvenime susidūręs su šiuo klausimu, žino, kad riebaluose yra 2,25 karto daugiau energijos masės vienete nei b altymuose ir angliavandeniuose. Be to, yra toks dalykas kaip „tuščios kalorijos“, nurodantis produktų kenksmingumą (jie aprūpina organizmą energija, tačiau neturi maistinių medžiagų ir vitaminų). Alkoholiniai gėrimai yra puikus maisto produktų, kuriuose yra daug tuščių kalorijų, pavyzdys.
Problemos sprendimo pavyzdys
Išspręskime paprastą kilokalorijų pavertimo džauliais problemą. Tarkime, žmogus parduotuvėje nusipirko 2 kg mėsos. Jis žino, kad šiame produkte yra 1250 kcal/kg. Turite rasti atitinkamą reikšmę džauliais.
Kadangi mėsos masė yra 2 kg, tai jos kalorijų kiekis yra 2 [kg]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. Žinodami, kad 1 kcal=4186,8 J, naudosime proporciją. Gauname: 25004186, 8=10467000 J arba 10, 467 MJ.
