Caloria: differenze tra le versioni

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In [[termodinamica]], la '''caloria''' (simbolo '''cal''') è un'[[unità di misura]] dell'[[energia]].

È stata originariamente definita come l'energia necessaria per innalzare di 1 [[Celsius|°C]] (precisamente, da 14,5 &nbsp;°C a 15,5 &nbsp;°C) la [[temperatura]] di 1 [[Grammo|g]] di [[acqua distillata]] alla [[pressione atmosferica]].<ref name=thermo>{{en}} [http://www.thermopedia.com/content/610 Thermopedia, "Calorie"]</ref> Esistono varie definizioni, ciascuna usata in determinati ambiti [[Scienza|scientifici]] o [[Ingegneria|ingegneristici]], che cambiano a seconda della temperatura dell'acqua.

In genere nel linguaggio comune, con la parola "calorie" si intendono le kilocalorie; per esempio, dicendo che in un [[Hecto|etto]] di [[pane]] ci sono 250 calorie si vuole dire 250 kilocalorie (ovvero 250.000 calorie propriamente dette).

In [[biologia]] e in [[nutrizione]] la kilocaloria (simbolo '''kcal'''), è l'energia necessaria per innalzare la temperatura di un kg di acqua distillata da 14,5 a 15.5 &nbsp;°C a pressione di 1 [[Atmosfera (unità di misura)|atm]], e corrisponde quindi a 1000 piccole calorie. È usata per indicare l'apporto energetico medio di una certa quantità specificata di [[alimento]] (ad esempio un grammo, 100 grammi o una porzione).

Sebbene il valore energetico di un alimento e il consumo di energia nell'attività fisica vengano ancora indicati in kcal, il [[Sistema internazionale di unità di misura]] adotta il [[joule]] (J)<ref name=thermo/> e il suo multiplo kilojoule (kJ, pari a 1000 J).

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== Storia ==

La prima definizione mai pubblicata di ''Caloria'' (la grande caloria o chilocaloria) è attribuita a [[Nicolas Clément]] che, nel 1825, la definiva come la quantità di [[calore]] necessaria ad innalzare di un [[grado centigradoCelsius]] la temperatura di 1 &nbsp;kg d'acqua da 0 &nbsp;°C a 1 &nbsp;°C, si tratta della prima definizione tecnica adottata<ref name=Hist>{{Cita pubblicazione|cognome=Hargrove|nome=James L|titolo=Does the history of food energy units suggest a solution to "Calorie confusion"? |rivista=Nutrition Journal |anno=2007|volume=6|numero=44|doi=10.1186/1475-2891-6-44 |url=http://www.nutritionj.com/content/6/1/44|accesso=31 agosto 2013}}</ref>.

[[James Prescott Joule]] calcolò nel 1850, in base a un esperimento chiamato [[mulinello di Joule]], l'equivalente meccanico del calore necessario a innalzare di 1 [[Grado Fahrenheit|°F]] (1 &nbsp;°C = 1,8 &nbsp;°F) la temperatura di una [[libbra]] (circa 454 g) d'acqua a 55÷60 &nbsp;°F (in media circa 15 &nbsp;°C) ottenendo un valore di 772,692 <math display="inline">{\text{ft} \cdot \text{lb}_\text{f} \over \text{Btu}}</math> equivalenti a 4,16 J/cal con un errore dello 0,6% circa sul valore moderno<ref>{{Cita pubblicazione|autore=|anno=1850|titolo=On the Mechanical Equivalent of Heat|rivista=Philosophical Transactions of the Royal Society of London|volume=140|pp=61–82|doi=10.1098/rstl.1850.0004}}</ref><ref>Il valore attuale basato su misurazioni dell'acqua a 15 °C è 4,186 J/cal.</ref>. Attorno all'albero erano avvolti due fili passanti ciascuno per una carrucola e a ciascuna estremità vi era una massa. Le masse, scendendo per forza di gravità, facevano ruotare mediante il filo delle palette, che muovendo l'acqua la riscaldavano.

== Varianti ==

La quantità di calore per aumentare la temperatura di 1 g di acqua di 1&nbsp;°C dipende dalla temperatura iniziale della stessa, pertanto esistono diverse definizioni di caloria<ref name="iso31-4">International Standard [[ISO 31-4]]: Quantities and units – Part 4: Heat. Annex B (informative): Other units given for information, especially regarding the conversion factor. [[International Organization for Standardization]], 1992.</ref><ref>{{cita web |url=http://www.minerva.unito.it/chimica&industria/IUPACHTML/ManualeIUPAC72.htm |titolo=Manuale IUPAC. Tavole di conversione per le unità di misura |3=13-05-2008 |autore=Silvio Gori |sito=Grandezze fisiche, Unità di misura e Simboli in Chimica Fisica |editore=Università di Torino |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20161109123722/http://www.minerva.unito.it/Chimica%26Industria/IUPACHTML/ManualeIUPAC72.htm |dataarchivio=9 novembre 2016 |urlmorto=sì }}</ref>:

* '''Caloria [[termochimica]]''': 1 cal_th = 4,184 [[joule|J]]. La commissione sulla nomenclatura dell{{'}}''Unione internazionale di scienze della nutrizione'' raccomanda l'utilizzo di questo fattore per convertire le misure del valore energetico del cibo espresse in kilocalorie (kcal) in kilojoule, 1 kcal = 4,184 kJ.<ref>{{Cita web|url=https://www.britannica.com/science/calorie|titolo=Calorie, Unit of measurement|autore=The Editors of Encyclopædia Britannica|editore=Encyclopædia Britannica, Inc.|data=2016|accesso=}}</ref> Corrisponde all'incirca al calore da fornire a 1 g d'acqua per farla passare da 16,5 &nbsp;°C a 17,5 &nbsp;°C.<ref>{{Cita web|url=http://www.fao.org/docrep/meeting/009/ae906e/ae906e17.htm|titolo=THE ADOPTION OF JOULES AS UNITS OF ENERGY|autore=FAO|accesso=18 Ago 2017}}</ref><ref>{{Cita libro|titolo=Nutritional Energetics of Domestic Animals & Glossary of Energy Terms|url=https://books.google.it/books?id=mnwrAAAAYAAJ&lpg=PA1&dq=thermochemical%20calorie%2016.5%20%C2%B0C%20to%2017.5&hl=it&pg=PA3#v=onepage&q&f=false|anno=1981|editore=National Academy Press|città=Washington D.C.|p=3}}</ref> In origine fu definita come 1/100 del calore necessario a portare 1 g d'acqua da 0 a 100 &nbsp;°C.<ref>{{Cita libro|autore=J. Daintith|titolo=The Facts on File Dictionary of Physics|url=https://books.google.it/books?id=VdEVdJo3CDgC&lpg=PA32&dq=thermochemical%20calorie&hl=it&pg=PA32#v=onepage&q&f=false|edizione=4|anno=2009|editore=Facts On File, Inc|p=32|ISBN=9781438109497}}</ref>

* '''Caloria a 15&nbsp;°C''': 1 cal₁₅ = 4,1855 [[joule|J]] = 3,968&times;10^-3−3 [[British thermal unit|Btu]]. È la caloria così come definita originariamente quale energia in grado di innalzare la temperatura di 1 g d'acqua a pressione atmosferica da 14,5 &nbsp;°C a 15,5 &nbsp;°C. Tale valore sperimentale fu pubblicato dal [[CIPM]] nel 1950 sulla base della misura del calore specifico dell'acqua a 15 &nbsp;°C, che in base a tale definizione misura 1 <math>\tfrac{\text{cal}}{\text{g·°C}}</math><ref>{{Cita pubblicazione|autore=CIPM|anno=1950|titolo=|rivista=Procès-Verbaux des Séances du Comité International des Poids et Mesures|volume=22|pp=79-80|lingua=fr}}</ref>.

* '''Caloria internazionale''': 1 cal_IT = 1,163 [[Wattora|mW·h]] = 4,1868 [[joule|J]]. È stata definita nell{{'}}''International Steam Table'' del 1929 prima come 1/860 [[wattora|W·h]] e in seguito ridefinita nella ''Fifth International Conference on the Properties of Steam'' del 1956 come 4,1868 [[Joule|J]] esatti. Il valore del 1956 fu suggerito da E. J. Le Fevre in quanto facilitava nell'era pre-computer la conversione tra i valori di calore specifico espressi in <math>\tfrac{\text{Btu}}{\text{lb·°F}}</math> e quelli espressi in <math>\tfrac{\text{kcal}}{\text{kg·°C}}</math> infatti 1 <math>\tfrac{\text{Btu}_\text{IT}}{\text{lb·°F}}</math> = 1 <math>\tfrac{\text{kcal}_\text{IT}}{\text{kg·°C}}</math><ref>{{Cita libro|autore = Ernst Schmidt|titolo = International system of units. MKSA system in applied thermodynamics. in Systems of Units. National and International Aspects.|anno = 1959|editore = Carl F. Kayan|città = Washington, D. C.|p = 280|volume = Publication No. 57 of the AAAS.}}</ref>.

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[[File:Etichetta nutrizionale.png|thumb|Esempio di [[etichetta nutrizionale]] con indicato il valore energetico in kcal e kJ.]]

La determinazione dell'apporto calorico fu fatta inizialmente per lo [[zucchero]] più semplice, cioè il [[glucosio]], l'alimento di più facile assimilazione.

Di ogni alimento si può determinare l'apporto energetico medio sulla base dei componenti detti tenendo conto che: