Caloría
Unidad de energía utilizada en nutrición.
caloría
Unidad deenergía
SímboloCalifornia
Conversiones
1 cal en...... es igual a...
   Unidades del SI   4.184 J

La caloría es una unidad de energía que se originó a partir de la teoría calórica del calor. [1] [2] La caloría grande , caloría alimentaria , caloría dietética o caloría kilogramo se define como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un litro de agua en un grado Celsius (o un kelvin ). [1] [3] La caloría pequeña o caloría gramo se define como la cantidad de calor necesaria para provocar el mismo aumento en un mililitro de agua. [3] [4] [5] [1] Por lo tanto, 1 caloría grande es igual a 1000 calorías pequeñas.

Una bebida energética Monster de 710 mililitros (24 onzas líquidas estadounidenses) con 330 calorías grandes

En nutrición y ciencia de los alimentos , el término caloría y el símbolo cal pueden referirse a la unidad grande o a la unidad pequeña en diferentes regiones del mundo. Generalmente se utiliza en publicaciones y etiquetas de paquetes para expresar el valor energético de los alimentos en por porción o por peso, la ingesta calórica dietética recomendada , [6] [7] las tasas metabólicas , etc. Algunos autores recomiendan la ortografía Calorie y el símbolo Cal (ambos con C mayúscula) si se refiere a la caloría grande, para evitar confusiones; [8] sin embargo, esta convención a menudo se ignora. [6] [7] [8]

En física y química , la palabra caloría y su símbolo suelen referirse a la unidad pequeña, mientras que la grande se denomina kilocaloría (kcal). Sin embargo, la kcal no forma parte oficialmente del Sistema Internacional de Unidades (SI) y se considera obsoleta, [2] habiendo sido reemplazada en muchos usos por la unidad de energía derivada del SI , el julio (J), [9] o el kilojulio (kJ) para 1000 julios.

La equivalencia precisa entre calorías y julios ha variado a lo largo de los años, pero en termoquímica y nutrición ahora se supone generalmente que una caloría (pequeña) ( caloría termoquímica ) es igual exactamente a 4,184 J y, por lo tanto, una kilocaloría (una caloría grande) es 4184 J o 4,184 kJ. [10] [11]

Historia

El término «caloría» proviene del latín calor,  «calor». [12] Fue introducido por primera vez por Nicolas Clément como unidad de energía térmica en unas clases sobre calorimetría experimental durante los años 1819-1824. Se trataba de la «gran» caloría. [2] [13] [14] El término (escrito con «c» minúscula) entró en los diccionarios de francés e inglés entre 1841 y 1867.

El mismo término fue utilizado para la unidad "pequeña" por Pierre Antoine Favre (químico) y Johann T. Silbermann (físico) en 1852.

En 1879, Marcellin Berthelot distinguió entre gramo-caloría y kilogramo-caloría, y propuso utilizar "caloría", con "C" mayúscula, para la unidad grande. [2] Este uso fue adoptado por Wilbur Olin Atwater , profesor de la Universidad Wesleyana , en 1887, en un influyente artículo sobre el contenido energético de los alimentos. [2] [13]

La unidad más pequeña fue utilizada por el médico estadounidense Joseph Howard Raymond en su clásico libro de texto de 1894, A Manual of Human Physiology . [15] Propuso llamar a la unidad "grande" "kilocaloría", pero el término no se popularizó hasta algunos años después.

La pequeña caloría (cal) fue reconocida como una unidad del sistema CGS en 1896, [2] [14] junto con la unidad de energía CGS ya existente, el erg (sugerido por primera vez por Clausius en 1864, bajo el nombre de ergon , y adoptado oficialmente en 1882).

En 1928 ya existían serias quejas sobre la posible confusión que podía surgir entre las dos definiciones principales de caloría y sobre si era acertada la idea de utilizar la letra mayúscula para distinguirlas. [16]

El julio fue la unidad de energía SI adoptada oficialmente en la novena Conferencia General de Pesas y Medidas en 1948. [17] [9] La caloría fue mencionada en la séptima edición del folleto del SI como un ejemplo de una unidad no perteneciente al SI. [10]

La ortografía alternativa caloría es una variante menos común y no estándar. [12]

Definiciones

La caloría "pequeña" se define ampliamente como la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua en 1 °C (o 1 K, que es el mismo incremento, una gradación del uno por ciento del intervalo entre el punto de fusión y el punto de ebullición del agua). [4] [5] La cantidad real de energía requerida para lograr este aumento de temperatura depende de la presión atmosférica y la temperatura inicial; diferentes elecciones de estos parámetros han dado como resultado varias definiciones precisas diferentes de la unidad.

NombreSímboloConversionesDefinición y notas
Caloría termoquímicaCal el≡4.184  J

≈ 0,003 964  BTU ≈ 1,162 × 10 −6  kW⋅h ≈ 2,611 × 10 19  eV

La cantidad de energía es exactamente igual a 4,184 J ( julios ) y 1 kJ ≈ 0,239 kcal. [18] [19] [20] [11] [a]
4 °C de calorías4 cal≈ 4,204 J

≈ 0,003 985  BTU ≈ 1,168 × 10 −6  kW⋅h ≈ 2,624 × 10 19  eV

La cantidad de energía necesaria para calentar un gramo de agua sin aire de 3,5 a 4,5 °C a presión atmosférica estándar. [b]
15 °C calorías15 cal≈ 4,1855 J

≈ 0,003 9671  BTU ≈ 1,1626 × 10 −6  kW⋅h ≈ 2,6124 × 10 19  eV

La cantidad de energía necesaria para calentar un gramo de agua sin aire de 14,5 a 15,5 °C a presión atmosférica estándar. [b] Los valores experimentales de esta caloría oscilaron entre 4,1852 y 4,1858 J. El CIPM en 1950 publicó un valor experimental medio de 4,1855 J, señalando una incertidumbre de 0,0005 J. [18]
20 °C de caloríascalibre 20≈ 4,182 J

≈ 0,003 964  BTU ≈ 1,162 × 10 −6  kW⋅h ≈ 2,610 × 10 19  eV

La cantidad de energía necesaria para calentar un gramo de agua sin aire de 19,5 a 20,5 °C a presión atmosférica estándar. [b]
Caloría mediamedia cal≈ 4,190 J

≈ 0,003 971  BTU ≈ 1,164 × 10 −6  kW⋅h ≈ 2,615 × 10 19  eV

Se define como 1 ⁄ 100 de la cantidad de energía necesaria para calentar un gramo de agua sin aire de 0 a 100 °C a presión atmosférica estándar. [b]
Tabla de vapor internacional de calorías (1929)≈ 4,1868 J

≈ 0,003 9683  BTU ≈ 1,1630 × 10 −6  kW⋅h ≈ 2,6132 × 10 19  eV

Definido como 1 ⁄ 860 vatios hora "internacionales" = 180 ⁄ 43 julios "internacionales" exactamente. [c]
Tabla de vapor internacional de calorías (1956)TI de cal≡ 4,1868 J

≈ 0,003 9683  BTU = 1,1630 × 10 −6  kW⋅h ≈ 2,6132 × 10 19  eV

Se define como 1,163 mW⋅h = 4,1868 J exactamente. Esta definición fue adoptada por la Quinta Conferencia Internacional sobre Propiedades del Vapor (Londres, julio de 1956). [18]
  1. ^ Rossini definió la «caloría termoquímica» simplemente como 4,1833 julios internacionales para evitar las dificultades asociadas con las incertidumbres sobre la capacidad térmica del agua. Más tarde se redefinió exactamente como 4,1840 J. [22]
  2. ^ abcd La presión atmosférica estándar puede tomarse como101,325 kPa .
  3. ^ La cifra depende del factor de conversión entre julios "internacionales" y julios "absolutos" (modernos, SI). Utilizando la media internacional de ohmios y voltios (1.000 49  Ω ,1.000 34  V ), [21] el "julio internacional" es aproximadamente1.000 19  J , utilizando las unidades internacionales de ohmios y voltios de EE. UU. (1.000 495  Ω ,1.000 330  V ) se trata de1.000 165  J , dando4.186 84 y4,186 74  J , respectivamente.

Las dos definiciones más comunes en la literatura antigua parecen ser la caloría de 15 °C y la caloría termoquímica . Hasta 1948, esta última se definía como 4,1833 julios internacionales; el estándar actual de 4,184 J se eligió para que la nueva caloría termoquímica representara la misma cantidad de energía que antes. [19]

Uso

Nutrición

En los Estados Unidos , en un contexto nutricional, se utiliza casi exclusivamente la unidad "grande". [23] Generalmente se escribe "caloría" con "c" minúscula y el símbolo "cal", incluso en publicaciones gubernamentales. [6] [7] La ​​unidad SI kilojulio (kJ) puede utilizarse en su lugar, en contextos legales o científicos. [24] [25] La mayoría de los nutricionistas estadounidenses prefieren la unidad kilocaloría a la unidad kilojulios, mientras que la mayoría de los fisiólogos prefieren utilizar kilojulios. En la mayoría de los demás países, los nutricionistas prefieren el kilojulio a la kilocaloría. [26]

En la Unión Europea , en las etiquetas de información nutricional , la energía se expresa en kilojulios y kilocalorías, abreviadas como "kJ" y "kcal" respectivamente. [27]

En China , sólo se dan kilojulios. [28]

Energía alimentaria

La unidad se utiliza con mayor frecuencia para expresar la energía alimentaria , es decir, la energía específica (energía por masa) de metabolizar diferentes tipos de alimentos. Por ejemplo, la grasa (lípidos triglicéridos) contiene 9 kilocalorías por gramo (kcal/g), mientras que los carbohidratos (azúcar y almidón) y las proteínas contienen aproximadamente 4 kcal/g. [29] El alcohol en los alimentos contiene 7 kcal/g. [30] La unidad "grande" también se utiliza para expresar la ingesta o el consumo nutricional recomendado, como en "calorías por día".

La dieta es la práctica de comer alimentos de forma regulada para disminuir, mantener o aumentar el peso corporal , o para prevenir y tratar enfermedades como la diabetes y la obesidad . Como la pérdida de peso depende de la reducción de la ingesta calórica, se ha demostrado que diferentes tipos de dietas de reducción calórica son generalmente eficaces. [31]

Química y física

En otros contextos científicos, el término "caloría" y el símbolo "cal" casi siempre se refieren a la unidad pequeña; la unidad "grande" se denomina generalmente "kilocaloría" con el símbolo "kcal". Se utiliza principalmente para expresar la cantidad de energía liberada en una reacción química o cambio de fase , normalmente por mol de sustancia, como en kilocalorías por mol . [32] También se utiliza ocasionalmente para especificar otras cantidades de energía relacionadas con la energía de reacción, como la entalpía de formación y el tamaño de las barreras de activación . [33] Sin embargo, cada vez más está siendo reemplazada por la unidad del SI, el julio (J); y sus múltiplos métricos, como el kilojulio (kJ). [ cita requerida ]

El uso persistente en química se debe en gran medida al hecho de que la energía liberada por una reacción en solución acuosa , expresada en kilocalorías por mol de reactivo, es numéricamente cercana a la concentración del reactivo en moles por litro multiplicada por el cambio en la temperatura de la solución en kelvin o grados Celsius. Sin embargo, esta estimación supone que la capacidad calorífica volumétrica de la solución es 1 kcal/( L ⋅ K ), lo cual no es exacto ni siquiera para el agua pura. [ cita requerida ]

Véase también

Referencias

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  2. ^ abcdef Allison Marsh (2020): "Cómo el conteo de calorías se convirtió en una ciencia: los calorímetros definieron el valor nutricional de los alimentos y la salida de los generadores de vapor Archivado el 21 de enero de 2022 en Wayback Machine " Artículo en línea en IEEE Spectrum Archivado el 20 de enero de 2022 en el sitio web Wayback Machine , con fecha del 29 de diciembre de 2020. Consultado el 20 de enero de 2022.
  3. ^ ab "Definición de caloría". Merriam-Webster . 1 de agosto de 2017 . Consultado el 4 de septiembre de 2017 .
  4. ^ ab "Cambridge Dictionary: calorie" . Consultado el 9 de noviembre de 2019 .
  5. ^ ab «Definición del sustantivo caloría del Oxford Advanced American Dictionary» . Consultado el 9 de noviembre de 2019 .
  6. ^ abc Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (2019): "Calorías en el menú: información para Archivado el 20 de enero de 2022 en Wayback Machine ". Documento en línea en el sitio web de la FDA Archivado el 15 de septiembre de 2013 en Wayback Machine , con fecha del 5 de agosto de 2019. Consultado el 20 de enero de 2022.
  7. ^ abc Servicio Nacional de Salud del Reino Unido (2019): "¿Cuál debería ser mi ingesta diaria de calorías? Archivado el 21 de enero de 2022 en Wayback Machine ". Documento en línea en el sitio web del NHS Archivado el 2 de mayo de 2020 en Wayback Machine , con fecha del 24 de octubre de 2019. Consultado el 20 de enero de 2022.
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  9. ^ de Bureau International des Poids et Mesures (2019): El Sistema Internacional de Unidades (SI) Archivado el 20 de enero de 2022 en Wayback Machine , 9.ª edición.
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