Bieži fizikas problēmās enerģijas vērtības dažādiem procesiem tiek norādītas kalorijās. Tomēr starptautiskajā mērījumu sistēmā (SI) šī fiziskā daudzuma pieņemtā vienība ir džouls. Rakstā mēs detalizēti aplūkosim jautājumu par kilokaloriju pārvēršanu džoulos.
Ko nozīmē vērtība?
Ir jātiek galā ar pašu "kaloriju" jēdzienu. Un pēc tam pārejiet pie jautājuma par to, kā pārvērst kilokalorijas džoulos.
To fizikā 1824. gadā ieviesa franču zinātnieks Nikolass Klements. 19. gadsimta beigās un 20. gadsimta pirmajā pusē kalorijas bieži izmantoja, lai kvantitatīvi noteiktu enerģijas procesus. To izmantoja kā enerģijas mērvienību mērvienību tehniskajā sistēmā.
Vērtību sauc par mazu kaloriju. Tas atspoguļo enerģiju (siltumu), kas jāpārnes uz 1 gramu ūdens, lai to uzsildītu par 1 grādu pēc Celsija.
Ir arī liela kalorija. Tās vērtība ir vienāda ar enerģiju, kas nepieciešama, lai uzsildītu 1 grādu jau 1 kilogramu ūdens. Ņemot vērā mērvienību prefiksus, liela kalorija tiek reģistrēta kā 1 kcal=1000 cal.
Kas ir 1 kilokalorija džoulos?
Šis jautājums daudziem šķitīs vienkāršs. Patiešām, šim nolūkam ir nepieciešams ņemt 1 kg ūdens, uzsildīt to par 1 oC un izmērīt, cik daudz siltuma tika nodots šī procesa laikā. Problēma ir tāda, ka ūdens siltumietilpība ir atkarīga no tā temperatūras.
Ja paskatās uz tabulas datiem, var novērot, kā temperatūras diapazonā no 0 oC līdz 100 oC, siltuma jauda H 2O mainās no 4174 kJ/kg uz 4220 kJ/kg. Turklāt tas vispirms samazinās, sasniedzot minimumu pie 30–40 oC, un pēc tam atkal palielinās līdz vārīšanās temperatūrai.
Izeja no šīs sarežģītās situācijas tika atrasta. Zinātnieki ir piesaistījuši ārpussistēmas enerģijas vienību noteiktai ūdens temperatūrai. Divas visbiežāk izmantotās temperatūras ir 15 oC un 20 oC.
Pirmajā gadījumā mēs runājam par standarta kaloriju, tā ir 4, 1868 J. Otrajā gadījumā tā ir par termoķīmisko kaloriju, tā ir nedaudz mazāka par standarta kaloriju un ir vienāda ar 4, 184 J. Šīs vērtības viena no otras atšķiras tikai par 0,07%.
Risinot uzdevumus fizikā, ieteicams izmantot lielāko no dotajām vērtībām, tas ir, 1 cal=4,1868 J, jo šī vērtība ir standarta, atzīta daudzās attīstītajās pasaules valstīs.
Attiecīgi 1 kilokalorija džoulos būs vienāda ar 4186,8 J vai 4,1868 kJ.
Kur šīs zināšanas ir svarīgas?
Kā minēts iepriekš, kalorija navizmanto zinātnē. Šeit enerģijas mērīšanai ieteicams izmantot džoulus.
Tomēr pārtikas produktu ražošanā to satura enerģētiskā vērtība uz etiķetēm tiek noteikta kilokalorijās. Parasti šīs vērtības tiek dublētas ar attiecīgajiem skaitļiem kilodžoulos. Tomēr daudzas mūsdienu diētas ir balstītas uz kaloriju sistēmas izmantošanu.
Kāpēc ir svarīgi zināt pārtikas produktu enerģētisko vērtību, ko cilvēks ēd? Jo atšķirība starp kaloriju patēriņu un to uzņemšanu pārtikas veidā nosaka, vai svars pieaugs vai nē.
Ikviens, kurš savā dzīvē ir saskāries ar šo jautājumu, zina, ka tauki satur 2,25 reizes vairāk enerģijas uz masas vienību nekā olb altumvielas un ogļhidrāti. Turklāt ir tāda lieta kā "tukšas kalorijas", kas attiecas uz produktu kaitīgumu (tie piegādā ķermenim enerģiju, bet nesatur barības vielas un vitamīnus). Alkoholiskie dzērieni ir lielisks piemērs pārtikas produktiem, kas satur daudz tukšu kaloriju.
Problēmu risināšanas piemērs
Atrisināsim vienkāršu problēmu par kilokaloriju pārvēršanu džoulos. Teiksim, cilvēks veikalā nopirka 2 kg gaļas. Viņš zina, ka šis produkts satur 1250 kcal/kg. Jums jāatrod atbilstošā vērtība džoulos.
Tā kā gaļas masa ir 2 kg, tad tās kaloriju saturs ir 2 [kg]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. Zinot, ka 1 kcal=4186,8 J, mēs izmantosim proporciju. Mēs iegūstam: 25004186, 8=10467000 J vai 10, 467 MJ.
