Kalori

330 kilokalori içeren 710 mililitrelik (24 US fl oz) bir enerji içeceği ⓘ

Kalori bir enerji birimidir. Tarihsel nedenlerden dolayı, "kalori "nin iki ana tanımı yaygın olarak kullanılmaktadır. Büyük kalori, gıda kalorisi ya da kilogram kalori başlangıçta bir kilogram suyun sıcaklığını bir santigrat derece (ya da bir kelvin) yükseltmek için gereken ısı miktarı olarak tanımlanmıştır. Küçük kalori ya da gram kalori ise bir gram suda aynı artışı sağlamak için gereken ısı miktarı olarak tanımlanmıştır. Böylece, 1 büyük kalori 1000 küçük kaloriye eşittir. ⓘ

Beslenme ve gıda biliminde kalori terimi ve cal sembolü neredeyse her zaman büyük birimi ifade eder. Genellikle yayınlarda ve ambalaj etiketlerinde gıdaların porsiyon başına veya ağırlık başına enerji değerini, önerilen diyet kalori alımını, metabolik oranları vb. ifade etmek için kullanılır. Bazı yazarlar karışıklığı önlemek için Kalori yazımını ve Cal sembolünü (her ikisi de büyük C ile) önermektedir; ancak bu kural genellikle göz ardı edilmektedir. ⓘ

Fizik ve kimyada kalori kelimesi ve sembolü genellikle küçük birimi ifade eder; büyük birim kilokalori olarak adlandırılır. Bununla birlikte, bu birim resmi olarak metrik sistemin (SI) bir parçası değildir ve birçok kullanımda SI enerji birimi olan joule (J) ile değiştirilmiş olduğundan eski olarak kabul edilir. ⓘ

Kalori ve joule arasındaki kesin eşdeğerlik yıllar içinde değişmiştir, ancak termokimya ve beslenmede artık genellikle bir (küçük) kalorinin (termokimyasal kalori) tam olarak 4.184 J'ye eşit olduğu ve bu nedenle bir kilokalorinin (bir büyük kalori) 4184 J veya 4.184 kJ olduğu varsayılmaktadır. ⓘ

Kalori (simgesi cal), atmosfer basıncında 1 gram suyun sıcaklığını 1 °C artırmak için gerekli olan enerji miktarıdır. ⓘ

Katı	Adı	Sembol		Katı	Adı	Sembol ⓘ
100	kalori	cal
101	dekakalori	dacal		10–1	desikalori	dcal
102	hektokalori	hcal		10–2	santikalori	ccal
103	kilokalori	kcal		10–3	milikalori	mcal
106	megakalori	Mcal		10–6	mikrokalori	µcal
109	gigakalori	Gcal		10–9	nanokalori	ncal
1012	terakalori	Tcal		10–12	pikokalori	pcal
1015	petakalori	Pcal		10–15	femtokalori	fcal
1018	egzakalori	Ecal		10–18	attokalori	acal
1021	zettakalori	Zcal		10–21	zeptokalori	zcal
1024	yottakalori	Ycal		10–24	yoktokalori	ycal

Tarihçe

"Kalori" terimi ilk kez Nicolas Clément tarafından 1819-1824 yılları arasında deneysel kalorimetri üzerine verdiği derslerde bir ısı enerjisi birimi olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu "büyük" kaloriydi. Terim (küçük "c" harfiyle yazılır) Fransızca ve İngilizce sözlüklere 1841 ile 1867 yılları arasında girmiştir. Latince calor 'ısı' kelimesinden gelmektedir. ⓘ

Aynı terim 1852 yılında Pierre Antoine Favre (Kimyager) ve Johann T. Silbermann (Fizikçi) tarafından "küçük" birim için kullanılmıştır. Bu birim ABD'li doktor Joseph Howard Raymond tarafından 1894 tarihli klasik ders kitabı A Manual of Human Physiology'de kullanılmıştır. "Büyük" birimin "kilokalori" olarak adlandırılmasını önermiştir, ancak bu terim birkaç yıl sonrasına kadar yaygınlaşmamıştır. ⓘ

1879'da Marcellin Berthelot gram-kalori ile kilogram-kalori arasında ayrım yaptı ve büyük birim için büyük "C" ile "Kalori" kullanılmasını önerdi. Bu kullanım 1887 yılında Wesleyan Üniversitesi profesörlerinden Wilbur Olin Atwater tarafından gıdaların enerji içeriği üzerine yazdığı etkili bir makalede benimsenmiştir. ⓘ

Küçük kalori (cal), 1896'da cm-g-s sisteminin (cgs) bir birimi olarak, zaten var olan cgs enerji birimi erg (ilk olarak Clausius tarafından 1864'te ergon adı altında önerilmiş ve 1882'de resmi olarak kabul edilmiştir) ile birlikte kabul edilmiştir. ⓘ

Daha 1928'de, kalorinin iki ana tanımından kaynaklanan olası karışıklık ve bunları ayırt etmek için büyük harf kullanma fikrinin sağlam olup olmadığı konusunda ciddi şikayetler vardı. ⓘ

Küçük kalori başlangıçta metrik sistemin (SI) bir parçasıydı, ancak 1948'de dokuzuncu Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı tarafından joule lehine resmi olarak kullanımdan kaldırıldı. ⓘ

Alternatif yazım olan calory arkaiktir. ⓘ

Tanımlar

"Küçük" kalori genel olarak 1 gram suyun sıcaklığını 1 °C (veya 1 K, aynı artış, suyun erime noktası ile kaynama noktası arasındaki aralığın yüzde birinin derecelendirilmesi) artırmak için gereken enerji miktarı olarak tanımlanır. Bu miktar atmosfer basıncına ve başlangıç sıcaklığına bağlıdır ve bu parametrelerin farklı seçimleri, birimin birkaç farklı kesin tanımıyla sonuçlanmıştır. ⓘ

İsim	Sembol	Dönüşümler	Tanım ve notlar ⓘ
Termokimyasal kalori	calth	≡ 4.184 J ≈ 0,003964 BTU ≈ 1,162×10-6 kW⋅h ≈ 2,611×1019 eV	Enerji miktarı tam olarak 4.184 J (Joule) ve 1 kJ = 0.239 kcal'ye eşittir. (a).
4 °C kalori	cal4	≈ 4.204 J ≈ 0,003985 BTU ≈ 1,168×10-6 kW⋅h ≈ 2,624×1019 eV	Standart atmosfer basıncında bir gram havasız suyu 3,5 °C'den 4,5 °C'ye ısıtmak için gereken enerji miktarı. (c)
15 °C kalori	cal15	≈ 4.1855 J ≈ 0,0039671 BTU ≈ 1,1626×10-6 kW⋅h ≈ 2,6124×1019 eV	Standart atmosfer basıncında bir gram havasız suyu 14,5 °C'den 15,5 °C'ye ısıtmak için gereken enerji miktarı. (c) Bu kalorinin deneysel değerleri 4,1852 ila 4,1858 J arasında değişmektedir. 1950 yılında CIPM, 0,0005 J'lük bir belirsizliğe dikkat çekerek 4,1855 J'lük ortalama bir deneysel değer yayınlamıştır.
20 °C kalori	cal20	≈ 4.182 J ≈ 0,003964 BTU ≈ 1,162×10-6 kW⋅h ≈ 2,610×1019 eV	Standart atmosfer basıncında bir gram havasız suyu 19,5 °C'den 20,5 °C'ye ısıtmak için gereken enerji miktarı. (c)
Ortalama kalori	calmean	≈ 4.190 J ≈ 0,003971 BTU ≈ 1,164×10-6 kW⋅h ≈ 2,615×1019 eV	Standart atmosferik basınçta bir gram havasız suyu 0'dan 100 °C'ye ısıtmak için gereken enerji miktarının 1⁄100'ü olarak tanımlanır. (c)
Uluslararası Buharlı Masa kalorisi (1929)		≈ 4.1868 J ≈ 0,0039683 BTU ≈ 1,1630×10-6 kW⋅h ≈ 2,6132×1019 eV	Tam olarak 1⁄860 "uluslararası" watt saat = 180⁄43 "uluslararası" joule olarak tanımlanır. (b)
Uluslararası Buharlı Masa kalorisi (1956)	calIT	≡ 4.1868 J ≈ 0,0039683 BTU = 1,1630×10-6 kW⋅h ≈ 2,6132×1019 eV	Tam olarak 1,163 mW⋅h = 4,1868 J olarak tanımlanmıştır. Bu tanım Beşinci Uluslararası Buharın Özellikleri Konferansı (Londra, Temmuz 1956) tarafından kabul edilmiştir.

(a) 'Termokimyasal kalori' Rossini tarafından, suyun ısı kapasitesi ile ilgili belirsizliklerden kaynaklanan zorluklardan kaçınmak için basitçe 4.1833 uluslararası joule olarak tanımlanmıştır. Daha sonra tam olarak 4.1840 J olarak yeniden tanımlanmıştır.

(b) Bu rakam "uluslararası joule" ile "mutlak" (modern, SI) joule arasındaki dönüşüm faktörüne bağlıdır. Ortalama uluslararası ohm ve volt (1.00049 Ω, 1.00034 V) kullanıldığında "uluslararası joule" yaklaşık 1.00019 J, ABD uluslararası ohm ve volt (1.000495 Ω, 1.000330 V) kullanıldığında ise yaklaşık 1.000165 J olup, sırasıyla 4.18684 ve 4.18674 J verir.

(c) Standart atmosferik basınç 101.325 kPa olarak alınabilir. ⓘ

Eski literatürde en yaygın iki tanımın 15 °C kalori ve termokimyasal kalori olduğu görülmektedir. İkincisi 1948 yılına kadar 4,1833 uluslararası joule olarak tanımlanıyordu; yeni termokimyasal kalorinin eskisiyle aynı miktarda enerjiyi temsil etmesi için mevcut standart olan 4,184 J seçilmiştir. ⓘ

Kullanım

Beslenme

Beslenme bağlamında, "büyük" birim neredeyse yalnızca kullanılır. Hükümet yayınlarında bile genellikle küçük "c" harfi ve "cal" sembolü ile "kalori" olarak yazılır, ancak büyük harfle "Kalori" ("Cal" sembolü ile) veya "kilokalori" ("kcal" sembolü ile) adı da kullanılır ve yasalar tarafından zorunlu kılınabilir. Bunun yerine, yasal veya bilimsel bağlamlarda SI enerji birimi kilojoule (kJ) kullanılabilir. ⓘ

Amerika Birleşik Devletleri'nde beslenme uzmanlarının çoğu kilokalori birimini kilojul birimine tercih ederken, fizyologların çoğu kilojul kullanmayı tercih etmektedir. Diğer ülkelerin çoğunda beslenme uzmanları kilokalori yerine kilojülü tercih etmektedir. ⓘ

Avrupa Birliği'ndeki beslenme bilgileri etiketlerinde enerji hem kilojul hem de kilokalori cinsinden ifade edilmektedir. Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da etiketlerde büyük birim olan "Kalori" kullanılmaktadır. Çin'de ise sadece kilojul verilmektedir. ⓘ

Gıda enerjisi

Bu birim en yaygın olarak gıda enerjisini, yani farklı gıda türlerini metabolize etmenin özgül enerjisini (kütle başına enerji) ifade etmek için kullanılır. Örneğin, yağ (lipidler) gram başına 9 kilokalori (kcal/g) içerirken, karbonhidratlar (şeker ve nişasta) ve protein yaklaşık 4 kcal/g içerir. Gıdalardaki alkol 7 kcal/g içerir. "Büyük" birim, "günlük kalori" gibi önerilen besin alımını veya tüketimini ifade etmek için de kullanılır. ⓘ

Diyet, vücut ağırlığını azaltmak, korumak veya artırmak ya da diyabet ve obezite gibi hastalıkları önlemek ve tedavi etmek için düzenlenmiş bir şekilde yemek yeme uygulamasıdır. Kilo kaybı kalori alımının azaltılmasına bağlı olduğundan, farklı türde kalorisi azaltılmış diyetlerin genel olarak etkili olduğu gösterilmiştir. ⓘ

Kimya ve fizik

Diğer bilimsel bağlamlarda, "kalori" terimi ve "cal" sembolü neredeyse her zaman küçük birimi ifade eder; "büyük" birim genellikle "kcal" sembolü ile "kilokalori" olarak adlandırılır. Çoğunlukla kimyasal bir reaksiyonda veya faz değişiminde açığa çıkan enerji miktarını ifade etmek için kullanılır, tipik olarak mol başına kilokalori gibi maddenin molü başına. Zaman zaman oluşum entalpisi ve aktivasyon bariyerlerinin boyutu gibi reaksiyon enerjisiyle ilgili diğer enerji miktarlarını belirtmek için de kullanılır. Ancak giderek yerini SI birimi olan joule (J) ve bunun kilojoule (kJ) gibi metrik katlarına bırakmaktadır. ⓘ

Kimyada kullanılmaya devam etmesi büyük ölçüde, sulu çözeltide bir reaksiyonla açığa çıkan ve reaktifin molü başına kilokalori cinsinden ifade edilen enerjinin, sayısal olarak reaktifin litre başına mol cinsinden konsantrasyonunun, çözeltinin kelvin veya santigrat derece cinsinden sıcaklığındaki değişimle çarpımına yakın olmasından kaynaklanmaktadır. Ancak bu tahmin, çözeltinin hacimsel ısı kapasitesinin 1 kcal/L/K olduğunu varsayar ki bu saf su için bile kesin değildir. ⓘ