บ่อยครั้งในปัญหาทางฟิสิกส์ ค่าพลังงานสำหรับกระบวนการต่างๆ จะได้รับเป็นแคลอรี่ อย่างไรก็ตาม ในระบบการวัดสากล (SI) หน่วยที่ยอมรับสำหรับปริมาณทางกายภาพนี้คือจูล ในบทความ เราจะพิจารณารายละเอียดเกี่ยวกับการแปลงกิโลแคลอรีเป็นจูล
ค่าหมายความว่าอย่างไร
จำเป็นต้องจัดการกับแนวคิดเรื่อง "แคลอรี" จากนั้นดำเนินการพิจารณาคำถามเกี่ยวกับวิธีการแปลงกิโลแคลอรีเป็นจูล
มันถูกแนะนำให้รู้จักกับฟิสิกส์ในปี 1824 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส Nicolas Clement ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 19 และในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 แคลอรี่มักถูกใช้เพื่อวัดปริมาณกระบวนการพลังงาน มันถูกใช้เป็นตัวชี้วัดพลังงานในระบบเทคนิคของหน่วย
ค่าที่เรียกว่าแคลอรีน้อย มันแสดงถึงพลังงาน (ความร้อน) ที่ต้องถ่ายโอนไปยังน้ำ 1 กรัมเพื่อให้ความร้อน 1 องศาเซลเซียส
แคลอรี่ก้อนโตก็มี มีค่าเท่ากับพลังงานที่ต้องการให้ความร้อน 1 องศา แล้วต่อน้ำ 1 กิโลกรัม โดยคำนึงถึงคำนำหน้าสำหรับหน่วยวัดแคลอรี่ขนาดใหญ่จะถูกบันทึกเป็น 1 kcal=1,000 แคล.
1 กิโลแคลอรีในจูลคืออะไร
คำถามนี้ดูเหมือนง่ายสำหรับหลายคน สำหรับสิ่งนี้ คุณต้องใช้น้ำ 1 กก. ให้ความร้อน 1 oC และวัดปริมาณความร้อนที่ถ่ายเทในระหว่างกระบวนการนี้ ปัญหาคือความจุความร้อนของน้ำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
ดูข้อมูลแบบตาราง จะสังเกตได้ว่าในช่วงอุณหภูมิ 0 oC ถึง 100 oC, ความจุความร้อน H 2O เปลี่ยนจาก 4174 kJ/kg เป็น 4220 kJ/kg. ยิ่งกว่านั้นในตอนแรกลดลงถึงขั้นต่ำที่ 30-40 oC แล้วเพิ่มขึ้นอีกครั้งจนถึงจุดเดือด
พบทางออกจากสถานการณ์ที่ยากลำบากนี้แล้ว นักวิทยาศาสตร์ได้เชื่อมโยงหน่วยพลังงานนอกระบบกับอุณหภูมิของน้ำที่เฉพาะเจาะจง อุณหภูมิที่ใช้กันมากที่สุดคือ 15 oC และ 20 oC.
ในกรณีแรก เรากำลังพูดถึงแคลอรีมาตรฐาน คือ 4, 1868 J. ในกรณีที่สอง เป็นแคลอรีทางความร้อน ซึ่งน้อยกว่าแคลอรีมาตรฐานเล็กน้อย และเท่ากับ 4, 184 J. ค่าเหล่านี้แตกต่างกันเพียง 0.07%.
เมื่อแก้ปัญหาทางฟิสิกส์ ขอแนะนำให้ใช้ค่าที่ให้มามากกว่าเดิม นั่นคือ 1 cal=4.1868 J เนื่องจากค่านี้เป็นค่ามาตรฐาน ซึ่งเป็นที่ยอมรับในประเทศพัฒนาแล้วหลายแห่งในโลก
ดังนั้น 1 กิโลแคลอรีในจูลจะเท่ากับ 4186.8 J หรือ 4.1868 kJ.
ความรู้นี้สำคัญตรงไหน
อย่างที่บอกไปข้างต้น แคลอรี่ไม่ใช่ใช้ในวิทยาศาสตร์ แนะนำให้ใช้จูลเพื่อวัดพลังงาน
อย่างไรก็ตาม ในการผลิตผลิตภัณฑ์อาหาร ค่าพลังงานของเนื้อหาจะถูกนำไปใช้กับฉลากในหน่วยกิโลแคลอรี ตามกฎแล้วค่าเหล่านี้จะถูกทำซ้ำโดยตัวเลขที่เกี่ยวข้องในหน่วยกิโลจูล อย่างไรก็ตาม อาหารสมัยใหม่หลายอย่างขึ้นอยู่กับการใช้ระบบแคลอรี่
ทำไมต้องรู้ค่าพลังงานของอาหารที่คนกินถึงสำคัญ? เพราะความแตกต่างระหว่างการบริโภคแคลอรีกับการบริโภคในรูปของอาหารเป็นตัวกำหนดว่าน้ำหนักจะเพิ่มขึ้นหรือไม่
ทุกคนที่เจอคำถามนี้ในชีวิตรู้ดีว่าไขมันมีพลังงานต่อหน่วยมวลมากกว่าโปรตีนและคาร์โบไฮเดรต 2.25 เท่า นอกจากนี้ยังมีสิ่งเช่น "แคลอรี่เปล่า" ซึ่งหมายถึงอันตรายของผลิตภัณฑ์ (ให้พลังงานแก่ร่างกาย แต่ไม่มีสารอาหารและวิตามิน) เครื่องดื่มแอลกอฮอล์เป็นตัวอย่างสำคัญของอาหารที่มีแคลอรีสูง
ตัวอย่างการแก้ปัญหา
มาแก้ปัญหาง่ายๆ ในการแปลงกิโลแคลอรีเป็นจูลกันเถอะ สมมติว่ามีคนซื้อเนื้อ 2 กก. ในร้าน เขารู้ว่าผลิตภัณฑ์นี้มี 1250 กิโลแคลอรี/กก. คุณต้องหาค่าที่สอดคล้องกันเป็นจูล
เนื่องจากมวลของเนื้อคือ 2 กก. ปริมาณแคลอรี่ของมันคือ 2 [กก.]1250 [kcal/kg]=2500 kcal. เมื่อรู้ว่า 1 kcal=4186.8 J เราจะใช้สัดส่วน เราได้: 25004186, 8=10467000 J หรือ 10, 467 MJ.