Spesso nei problemi di fisica, i valori energetici per diversi processi sono dati in calorie. Tuttavia, nel sistema internazionale di misura (SI), l'unità accettata per questa grandezza fisica è il joule. Nell'articolo considereremo in dettaglio la questione della conversione delle kilocalorie in joule.
Cosa significa il valore?
È necessario affrontare il concetto stesso di "caloria". E poi procedi a considerare la domanda su come convertire le kilocalorie in joule.
Fu introdotto in fisica nel 1824 dallo scienziato francese Nicolas Clement. Alla fine del 19° secolo e nella prima metà del 20° secolo, la caloria veniva spesso utilizzata per quantificare i processi energetici. È stato utilizzato come misura di energia nel Sistema tecnico delle unità.
Il valore è chiamato piccola caloria. Rappresenta l'energia (calore) che deve essere trasferita a 1 grammo di acqua per riscaldarla di 1 grado Celsius.
C'è anche una grossa caloria. Il suo valore è pari all'energia necessaria per riscaldare 1 grado già 1 chilogrammo di acqua. Tenendo conto dei prefissi per le unità di misura, una grande caloria viene registrata come 1 kcal=1000 cal.
Quanto è 1 kilocaloria in joule?
Questa domanda sembrerà semplice a molti. Infatti, per questo è necessario prendere 1 kg di acqua, riscaldarla di 1 oC e misurare quanto calore è stato trasferito durante questo processo. Il problema è che la capacità termica dell'acqua dipende dalla sua temperatura.
Se guardi i dati tabulari, puoi osservare come, nell'intervallo di temperatura da 0 oC a 100 oC, la capacità termica H 2O cambia da 4174 kJ/kg a 4220 kJ/kg. Inoltre, prima diminuisce, raggiungendo un minimo a 30-40 oC, e poi aumenta di nuovo fino al punto di ebollizione.
La via d'uscita da questa difficile situazione è stata trovata. Gli scienziati hanno legato un'unità di energia fuori sistema a una temperatura dell'acqua specifica. Le due temperature più comunemente usate sono 15 oC e 20 oC.
Nel primo caso si tratta di una caloria standard, è 4, 1868 J. Nel secondo caso si tratta di una caloria termochimica, è leggermente inferiore a quella standard ed è uguale a 4, 184 J. Questi valori differiscono tra loro solo dello 0,07%.
Quando si risolvono problemi di fisica, si consiglia di utilizzare il valore maggiore tra quelli indicati, ovvero 1 cal=4,1868 J, poiché questo valore è standard, riconosciuto in molti paesi sviluppati del mondo.
Di conseguenza, 1 kilocaloria in joule sarà pari a 4186,8 J o 4,1868 kJ.
Dove è importante questa conoscenza?
Come accennato in precedenza, una caloria non lo èusato nella scienza. Lì si consiglia di utilizzare il joule per misurare l'energia.
Tuttavia, nella produzione di prodotti alimentari, il valore energetico del loro contenuto viene applicato alle etichette in kilocalorie. Di norma, questi valori sono duplicati dalle cifre corrispondenti in kilojoule. Tuttavia, molte diete moderne si basano sull'uso di un sistema calorico.
Perché è importante conoscere il valore energetico degli alimenti che una persona mangia? Perché la differenza tra il consumo di calorie e la loro assunzione sotto forma di cibo determina se il peso aumenterà o meno.
Tutti coloro che hanno affrontato questa domanda nella loro vita sanno che i grassi contengono 2,25 volte più energia per unità di massa rispetto alle proteine e ai carboidrati. Inoltre, esiste qualcosa come "calorie vuote", che si riferisce alla nocività dei prodotti (forniscono energia al corpo, ma non contengono sostanze nutritive e vitamine). Le bevande alcoliche sono un ottimo esempio di cibi ricchi di calorie vuote.
Esempio di risoluzione dei problemi
Risolviamo un semplice problema di conversione delle kilocalorie in joule. Diciamo che una persona ha acquistato 2 kg di carne in un negozio. Sa che questo prodotto contiene 1250 kcal/kg. Devi trovare il valore corrispondente in joule.
Poiché la massa della carne è di 2 kg, il suo contenuto calorico è di 2 [kg]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. Sapendo che 1 kcal=4186,8 J, useremo la proporzione. Otteniamo: 25004186, 8=10467000 J o 10, 467 MJ.
