Calorie

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"kcal" redirige ici; Cet article concerne l'unité d'énergie. Pour d'autres utilisations, voir KCAL (désambiguïsation) et Calorie (désambiguïsation).
Une boisson énergétique de 710 millilitres (24 onces liquides) contenant 330 kcal, soit plus qu'un cheeseburger de restauration rapide et l'équivalent de 18 paquets de sucre en portion individuelle

Une calorie est une unité d'énergie. Différentes définitions existent mais se répartissent en deux grandes catégories. La première, la petite calorie ou calorie (symbole: cal), est définie comme la quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme d'eau d'un degré Celsius à la pression d'une atmosphère.[1] La seconde, la grande calorie ou kilogramme calorie (symboles: Cal, kcal), aussi connu comme la calorie alimentaire et des noms similaires,[2] est défini en termes de kilogramme plutôt que le gramme. Il est égal à 1000 petites calories ou 1 kilocalorie (symbole: kcal).[1]

Bien que ces unités se rapportent au système métrique, elles ont toutes été considérées obsolètes en science depuis l'adoption du système SI.[3] L'unité d'énergie du Système international d'unités est le joule. Une petite calorie est d'environ 4,2 joules (donc une grande calorie est d'environ 4,2 kilojoules). Le facteur utilisé pour convertir les calories en joules à une température donnée est numériquement équivalent à la capacité thermique spécifique de l'eau, exprimée en joules par kelvin par gramme (ou par kilogramme, pour les kilocalories). Le facteur de conversion précis dépend de la définition adoptée.

En dépit de son statut non-officiel, la grande calorie est encore largement utilisée comme une unité d'énergie alimentaire. La petite calorie est également souvent utilisée pour les mesures en chimie, bien que les quantités impliquées soient généralement enregistrées en kilocalories.

Histoire

La calorie a d'abord été définie par Nicolas Clément en 1824 comme une unité d'énergie thermique.[3] Il est entré dans les dictionnaires français et anglais entre 1841 et 1867. Le mot vient du latin calor, signifiant «chaleur». La grande calorie a été présentée au public américain par Wilbur Olin Atwater en 1887.[3]

Définitions

L'énergie nécessaire pour augmenter la température d'une masse d'eau donnée de 1 ° C dépend de la pression atmosphérique et de la température de départ. En conséquence, plusieurs définitions précises différentes des calories ont été utilisées.

La pression est habituellement considérée comme étant la pression atmosphérique standard (101,325 kPa). L'augmentation de température peut être exprimée en un kelvin, ce qui signifie la même chose qu'une augmentation d'un degré Celsius.

prénom symbole Conversions Remarques
Calorie thermochimique cale ≡ 4.184 J

≈ 0.003964 BTU62 1,162×10−6 kWh≈ 2.611×1019 eV

la quantité d'énergie égale exactement à 4.184 joules [4][une][6][7]
4 ° C en calories cal4 ≈ 4.204 J

≈ 0.003985 BTU≈ 1.168 × 10−6 kWh24 2.624 × 1019 eV

la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer un gramme d'eau sans air de 3,5 à 4,5 ° C à la pression atmosphérique standard.
15 ° C en calories cal15 ≈ 4.1855 J

≈ 0.0039671 BTU≈ 1.1626 × 10−6 kWh≈ 2.6124 × 1019 eV

la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer un gramme d'eau sans air de 14,5 à 15,5 ° C à la pression atmosphérique standard. Les valeurs expérimentales de cette calorie allaient de 4.1852 à 4.1858 J. Le CIPM a publié en 1950 une valeur expérimentale moyenne de 4.1855 J, notant une incertitude de 0,0005 J.[4]
20 ° C calorie cal20 82 4.182 J

≈ 0.003964 BTU≈ 1,162 × 10−6 kWh10 2.610 × 1019 eV

la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer un gramme d'eau sans air de 19,5 à 20,5 ° C à la pression atmosphérique normale.
Calorie moyenne calsignifier ≈ 4,190 J

≈ 0.003971 BTU≈ 1.164 × 10−6 kWh≈ 2.615 × 1019 eV

1100 de la quantité d'énergie nécessaire pour chauffer un gramme d'eau sans air de 0 à 100 ° C à la pression atmosphérique standard.
Calories internationales de la table à vapeur (1929) ≈ 4.1868 J

≈ 0.0039683 BTU≈ 1.1630 × 10−6 kWh≈ 2.6132 × 1019 eV

1860 watts internationaux = ​18043 joules internationaux exactement.[note 1]
Table de vapeur internationale calorie (1956) calIL 8 4.1868 J

≈ 0.0039683 BTU≈ 1.1630 × 10−6 kWh≈ 2.6132 × 1019 eV

1,163 mW · h = 4.1868 J exactement. Cette définition a été adoptée par la cinquième Conférence internationale sur les propriétés de la vapeur (Londres, juillet 1956).[4]
  1. ^ Le chiffre dépend du facteur de conversion entre joules internationaux et absolu (moderne) joules. En utilisant la moyenne internationale ohm et volt (1.00049 Ω, 1.00034 V[8]), le joule international concerne 1.00019 J, en utilisant les ohms et les volts internationaux américains (1.000495 Ω, 1.000330 V) c'est à propos de 1.000165 J, donnant 4.18684 et 4.18674 J, respectivement.

Les deux définitions les plus courantes dans la littérature ancienne semblent être les 15 ° C en calories et le calorie thermochimique. Jusqu'en 1948, ce dernier était défini comme 4.1833 joules internationaux; le standard actuel de 4.184 J a été choisi pour que la nouvelle calorie thermochimique représente la même quantité d'énergie qu'auparavant.[6]

La calorie a d'abord été définie spécifiquement pour mesurer l'énergie sous forme de chaleur, en particulier en calorimétrie expérimentale.[9]

Nutrition

Article principal: Énergie alimentaire

Dans un contexte nutritionnel, le kilojoule (kJ) est l'unité SI de l'énergie alimentaire, bien que la kilocalorie soit encore couramment utilisée.[10] Le mot calorie est populairement utilisé avec le nombre de kilocalories d'énergie nutritionnelle mesurées.Comme pour éviter la confusion, il est parfois écrit Calorie (avec un "C" majuscule) pour tenter de faire la distinction, bien que cela ne soit pas largement compris. La capitalisation contrevient à la règle selon laquelle la lettre initiale d'un nom d'unité ou de sa dérivée doit être minuscule en anglais.[11]

Pour faciliter la comparaison, les chiffres relatifs à l'énergie spécifique ou à la densité énergétique sont souvent indiqués sous forme de "calories par portion" ou de "kilocalories par 100 g". Un besoin nutritionnel ou de consommation est souvent exprimé en calories par jour. Un gramme de matière grasse dans les aliments contient neuf kilocalories, tandis qu'un gramme de glucide ou de protéine contient environ quatre kilocalories.[12] L'alcool dans un aliment contient sept kilocalories par gramme.[13]

Chimie

Dans d’autres contextes scientifiques, le terme calorie se réfère presque toujours à la petite calorie. Même si ce n'est pas une unité du SI, il est encore utilisé en chimie. Par exemple, l'énergie libérée dans une réaction chimique par mole de réactif est parfois exprimée en kilocalories par mole.[14] Typiquement, cette utilisation est largement due à la facilité avec laquelle on peut la calculer en laboratoire, notamment en solution aqueuse: volume de réactif dissous dans l'eau formant une solution, concentration exprimée en moles par litre (1 litre pesant 1 kg) , induira un changement de température en degrés Celsius dans le volume total de solvant de l'eau, et ces quantités (volume, concentration molaire et changement de température) peuvent alors être utilisées pour calculer l'énergie par mole. Il est également parfois utilisé pour spécifier des quantités d'énergie liées à l'énergie de réaction, telles que l'enthalpie de formation et la taille des barrières d'activation.[15] Cependant, son utilisation est remplacée par l'unité SI, le joule et des multiples de celui-ci tels que le kilojoule.

Mesure de la teneur en énergie des aliments

Dans le passé, un calorimètre à bombe a été utilisé pour déterminer le contenu énergétique des aliments en brûlant un échantillon et en mesurant un changement de température dans l'eau environnante. Aujourd'hui, cette méthode n'est pas couramment utilisée aux Etats-Unis et a été suivie en calculant le contenu énergétique indirectement en additionnant l'énergie fournie par les nutriments énergétiques des aliments (tels que les protéines, les glucides et les graisses). La teneur en fibres est également soustraite pour tenir compte du fait que la fibre n'est pas digérée par le corps.[12]

Voir également

  • Le taux métabolique basal
  • Théorie calorique
  • Conversion d'unités d'énergie
  • Calorie vide
  • Énergie alimentaire
  • Frigorie
  • Etiquette nutritionnelle

Remarques

  1. ^ "La calorie thermochimique" a été définie par Rossini simplement comme 4.1833 joules internationaux afin d'éviter les difficultés associées aux incertitudes sur la capacité calorifique de l'eau (elle a été redéfinie comme 4.1840 J exactement). "[5]

Les références

  1. ^ un b"Définition de Calorie". Merriam Webster. 1er août 2017. Récupéré 4 septembre 2017.
  2. ^ Conn, Carole; Len Kravitz. "Calorie remarquable". Université du Nouveau-Mexique. Récupéré 30 avril 2014.
  3. ^ un b cHargrove, James L (2007). "L'histoire des unités d'énergie alimentaire suggère-t-elle une solution à la" confusion calorique "?". Journal de nutrition. 6 (44). doi: 10.1186 / 1475-2891-6-44. PMC 2238749 Librement accessible. PMID 18086303. Récupéré 31 août 2013.
  4. ^ un b cNorme internationale ISO 31-4: Grandeurs et unités, quatrième partie: Chaleur. Annexe B (informative): Autres unités données à titre d’information, notamment en ce qui concerne le facteur de conversion. Organisation internationale de normalisation, 1992.
  5. ^ FAO (1971). "L'adoption de joules comme unités d'énergie".
  6. ^ un bRossini, Fredrick (1964). "Excursion dans la thermodynamique chimique, du passé au futur". Chimie pure et appliquée. 8 (2): 107. doi: 10.1351 / pac196408020095. Récupéré 21 janvier 2013. la calorie IT et la calorie thermochimique sont totalement indépendantes de la capacité calorifique de l'eau.
  7. ^ Lynch, Charles T. (1974). Manuel de science des matériaux: propriétés générales, volume 1. CRC Press. p. 438. Récupéré 8 mars 2014.
  8. ^ Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) (1997). "1.6 Tables de conversion pour les unités". Compendium de la nomenclature analytique (PDF) (3 éd.). ISBN 0-86542-615-5. Récupéré 31 août 2013.
  9. ^ Allain, Rhett (23 février 2016). "Calcul des calories en brûlant des ours gommeux à la mort". Scientifique américain. Récupéré 7 septembre 2017.
  10. ^ "Les perspectives s'améliorent pour l'étiquetage de l'énergie alimentaire en utilisant des unités SI". Vues métriques. UK Metric Association. 24 février 2012. Récupéré 17 avril 2013.
  11. ^ "Conventions SI". Laboratoire national de physique. Récupéré 8 février 2016.
  12. ^ un b "Comment les fabricants d'aliments calculent-ils le nombre de calories des aliments emballés?". Scientifique américain. Récupéré 2017-09-08.
  13. ^ "Calories - Graisse, Protéines, Glucides, Alcool, Calories par gramme".
  14. ^Zvi Rappoport éd. (2007), "La chimie des peroxydes", volume 2 page 12.
  15. ^ Bhagavan, N. V. (2002). Biochimie médicale. Presse académique. pp. 76-77. ISBN 9780120954407. Récupéré 5 septembre 2017.
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