A 710-millilitre (24 US fl oz) energy drink with 330 large calories
Đơn vị calo là đơn vị đo năng lượng có nguồn gốc từ lý thuyết caloric về nhiệt độ.[^1^][^2^] Calo lớn, calo thực phẩm hoặc calo tiêu thụ là định nghĩa như lượng nhiệt cần thiết để làm tăng nhiệt độ một kilogram nước một độ Celsius (hoặc một kelvin).[^1^][^3^] Calo nhỏ hoặc calo gram được định nghĩa như lượng nhiệt cần thiết để gây ra tăng nhiệt tương tự cho một gram nước.[^3^][^4^][^5^][^1^] Do đó, 1 calo lớn bằng 1000 calo nhỏ.
Trong lĩnh vực dinh dưỡng và khoa học thực phẩm, thuật ngữ calo và biểu tượng cal có thể được sử dụng để chỉ đến đơn vị lớn hoặc nhỏ ở các khu vực khác nhau trên thế giới. Nó thường được sử dụng trong các bài viết và nhãn sản phẩm để diễn đạt giá trị năng lượng của thực phẩm trên mỗi khẩu phần hoặc trên cân nặng, lượng calo tiêu thụ được đề xuất, tốc độ trao đổi chất, vv. Một số tác giả khuyến nghị viết hoa chữ C cho calo lớn để tránh nhầm lẫn; tuy nhiên, thuật quy ước này thường bị bỏ qua.
Trong vật lý và hóa học, từ calo và biểu tượng của nó thường chỉ đến đơn vị nhỏ; đơn vị lớn được gọi là kilocalo. Tuy nhiên, kilocalo không thuộc phạm vi chính thức của SI và được coi là lỗi thời, đã được thay thế trong nhiều trường hợp bằng đơn vị năng lượng SI, joule (J).
Giá trị tương đương chính xác giữa calo và joule đã thay đổi qua các năm, nhưng trong hóa nhiệt và dinh dưỡng, hiện nay được coi là một calo nhỏ (calo nhiệt hóa) bằng chính xác 4,184 J, và do đó một kilocalo (một calo lớn) là 4184 J, hoặc 4,184 kJ.
Lịch sử
Thuật ngữ "calo" bắt nguồn từ từ Latin "calor" có nghĩa là "nhiệt". Nó được giới thiệu lần đầu tiên bởi Nicolas Clément, như một đơn vị năng lượng nhiệt, trong các bài giảng về phép lường nhiệt độ thí nghiệm trong thời gian từ 1819-1824. Đây là "calo lớn". Thuật ngữ này (viết thường) đã được sử dụng trong từ điển tiếng Pháp và tiếng Anh từ năm 1841 đến 1867.
Cùng một thuật ngữ đã được sử dụng cho đơn vị "nhỏ" bởi Pierre Antoine Favre (nhà hóa học) và Johann T. Silbermann (nhà vật lý) vào năm 1852. Đơn vị này đã được bác sĩ Mỹ Joseph Howard Raymond sử dụng trong cuốn sách giáo trình kinh điển của ông năm 1894, "A Manual of Human Physiology". Ông đề xuất gọi đơn vị "lớn" là "kilocalo", nhưng thuật ngữ này không được sử dụng cho đến một số năm sau đó.
Năm 1879, Marcellin Berthelot phân biệt giữa calo-gram và calo-kilôgram, và đề xuất sử dụng "Calo", với "C" viết hoa, cho đơn vị lớn. Sử dụng này đã được Wilbur Olin Atwater, giáo sư tại Đại học Wesleyan, lựa chọn vào năm 1887, trong một bài viết ảnh hưởng về nội dung năng lượng của thực phẩm.
Calo nhỏ (cal) đã được công nhận là một đơn vị của hệ CGS vào năm 1896, cùng với đơn vị năng lượng CGS đã tồn tại, erg (đề xuất lần đầu tiên bởi Clausius vào năm 1864, dưới tên gọi "ergon", và được chính thức thông qua vào năm 1882).
Ngay từ năm 1928 đã có những khiếu nại nghiêm trọng về sự nhầm lẫn có thể xảy ra do hai định nghĩa chính của calo và vấn đề liệu việc sử dụng chữ cái in hoa để phân biệt chúng có hợp lý hay không.
Joule là đơn vị năng lượng chính thức của SI từ Hội nghị Thứ chín về Trọng lượng và Đo đạc vào năm 1948. Calo được đề cập trong phiên bản thứ 7 của brochure SI như một ví dụ về một đơn vị không thuộc SI.
Cách viết thay thế "calory" được coi là không chuẩn và đã lỗi thời.
Định nghĩa
"Calo nhỏ" được định nghĩa rộng rãi là lượng năng lượng cần thiết để tăng nhiệt độ 1 gram nước lên 1 °C (hoặc 1 K). Số lượng thực sự năng lượng cần thiết để đạt được sự tăng nhiệt này phụ thuộc vào áp suất khí quyển và nhiệt độ ban đầu; các lựa chọn khác nhau của các tham số này đã dẫn đến một số định nghĩa chính xác khác nhau của đơn vị.
Thermochemical calorie: $\mathrm{cal_{th}} \: ≡ 4.184 \: \mathrm{J}$ $\approx 0.003964 \: \mathrm{BTU} ≈ 1.162×10^{-6} \: \mathrm{kW \cdot h} ≈ 2.611×10^{19} \: \mathrm{eV}$
Lượng năng lượng bằng chính xác 4.184 J (joule) và 1 kJ $\approx$ 0.239 kcal.
4 °C calorie: $\mathrm{cal_4} \: ≈ 4.204 \: \mathrm{J}$ $\approx 0.003985 \: \mathrm{BTU} ≈ 1.168×10^{-6} \: \mathrm{kW \cdot h} ≈ 2.624×10^{19} \: \mathrm{eV}$
Lượng năng lượng cần thiết để làm ấm một gram nước không khí từ 3,5 đến 4,5 °C ở áp suất khí quyển chuẩn.
15 °C calorie: $\mathrm{cal_{15}} \: ≈ 4.1855 \: \mathrm{J}$ $\approx 0.0039671 \: \mathrm{BTU} ≈ 1.1626×10^{-6} \: \mathrm{kW \cdot h} ≈ 2.6124×10^{19} \: \mathrm{eV}$
Lượng năng lượng cần thiết để làm ấm một gram nước không khí từ 14,5 đến 15,5 °C ở áp suất khí quyển chuẩn. Các giá trị thử nghiệm của calo này dao động từ 4.1852 đến 4.1858 J. CIPM năm 1950 công bố giá trị thử nghiệm trung bình là 4.1855 J, chú ý độ không chính xác là 0.0005 J.
20 °C calorie: $\mathrm{cal_{20}} \: ≈ 4.182 \: \mathrm{J}$ $\approx 0.003964 \: \mathrm{BTU} ≈ 1.162×10^{-6} \: \mathrm{kW \cdot h} ≈ 2.610×10^{19} \: \mathrm{eV}$
Lượng năng lượng cần thiết để làm ấm một gram nước không khí từ 19,5 đến 20,5 °C ở áp suất khí quyển chuẩn.
Mean calorie: $\mathrm{cal_{mean}} \: ≈ 4.190 \: \mathrm{J}$ $\approx 0.003971 \: \mathrm{BTU} ≈ 1.164×10^{-6} \: \mathrm{kW \cdot h} ≈ 2.615×10^{19} \: \mathrm{eV}$
Được định nghĩa là 1/100 lượng năng lượng cần thiết để làm ấm một gram nước không khí từ 0 đến 100 °C ở áp suất khí quyển chuẩn.
International Steam Table calorie (1929): $\approx 4.1868 \: \mathrm{J}$ $\approx 0.0039683 \: \mathrm{BTU} ≈ 1.1630×10^{-6} \: \mathrm{kW \cdot h} ≈ 2.6132×10^{19} \: \mathrm{eV}$
Được định nghĩa là 1/860 kilowatt giờ năng lượng "quốc tế", tương đương với 180/43 joule "quốc tế" chính xác.
International Steam Table calorie (1956): $\mathrm{cal_{IT}} ≡ 4.1868 \: \mathrm{J}$ $\approx 0.0039683 \: \mathrm{BTU} ≈ 1.1630×10^{-6} \: \mathrm{kW \cdot h} ≈ 2.6132×10^{19} \: \mathrm{eV}$
Được định nghĩa là 1.163 mW⋅h = 4.1868 J chính xác. Định nghĩa này đã được Đại hội thứ tư về Tính chất Hơi (London, tháng 7 năm 1956) thông qua.
Hai định nghĩa phổ biến nhất trong văn bản cũ xuất phát từ calo-15 °C và calo nhiệt hóa. Cho đến năm 1948, định nghĩa "calo nhiệt hóa" được xác định là 4.1833 joule quốc tế; tiêu chuẩn hiện tại của 4.184 J được chọn để cho phép calo nhiệt hóa mới đại diện cho cùng một lượng năng lượng như trước đây.
Sử dụng
Dinh dưỡng
Ở Hoa Kỳ, trong bối cảnh dinh dưỡng, đơn vị "lớn" được sử dụng hầu như duy nhất. Nó thường được viết "calo" với chữ cái "c" viết thường và biểu tượng "cal", ngay cả trong các công trình của chính phủ. Đơn vị SI về năng lượng là kilojoule (kJ) có thể được sử dụng thay thế, trong ngữ cảnh pháp lý hoặc khoa học. Hầu hết các chuyên gia dinh dưỡng thích sử dụng đơn vị kilocalo thay vì đơn vị kilojoule, trong khi hầu hết các nhà sinh lý học thích sử dụng kilojoule. Ở phần lớn các quốc gia khác, các nhà dinh dưỡng thích sử dụng kilojoule hơn là kilocalo.
Ở Liên minh châu Âu, năng lượng trên nhãn hướng dẫn dinh dưỡng được thể hiện bằng cả kilojoule và kilocalo, viết tắt là "kJ" và "kcal" tương ứng.
Ở Trung Quốc, chỉ có kilojoule được cung cấp.
Năng lượng thực phẩm
Đơn vị này thường được sử dụng để thể hiện năng lượng thực phẩm, chẳng hạn như năng lượng cụ thể (năng lượng trên khối lượng) của việc chuyển hóa các loại thức ăn khác nhau. Ví dụ, chất béo (lipid) chứa 9 kilocalo trên gram (kcal/g), trong khi carbohydrate (đường và tinh bột) và protein chứa khoảng 4 kcal/g. Cồn trong thức ăn chứa 7 kcal/g. Đơn vị "lớn" cũng được sử dụng để thể hiện khẩu phần dinh dưỡng được đề xuất hoặc tiêu thụ, như trong "calo mỗi ngày".
Giảm cân phụ thuộc vào việc giảm lượng calo tiêu thụ, các loại chế độ ăn giảm calo đã được chứng minh hiệu quả chung.
Hóa học và vật lý
Trong những ngữ cảnh khoa học khác, thuật ngữ "calo" và biểu tượng "cal" hầu như luôn ám chỉ đến đơn vị nhỏ; đơn vị "lớn" thường được gọi là "kilocalo" với biểu tượng "kcal". Nó phần lớn được sử dụng để thể hiện lượng năng lượng được giải phóng trong một phản ứng hóa học hoặc chuyển đổi pha, thường trên mỗi mol chất, như kilocalo trên mol. Nó cũng đôi khi được sử dụng để xác định các lượng năng lượng khác liên quan đến năng lượng phản ứng, chẳng hạn như enthalpy của quá trình hình thành và kích thước các rào cản kích thích. Tuy nhiên, nó đang ngày càng được thay thế bằng đơn vị SI, joule (J) và các bội số đơn vị SI như kilojoule (kJ).
Sự tiếp tục sử dụng trong hóa học chủ yếu là do thực tế rằng năng lượng được giải phóng bởi phản ứng trong dung dịch nước, được biểu thị bằng kilocalo trên mol chất hoá học, gần bằng với nồng độ của chất, tính bằng mol trên lít, nhân với sự thay đổi nhiệt độ của dung dịch, theo kelvin hoặc độ Celsius. Tuy nhiên, ước lượng này giả định rằng dung tích dung dịch có khả năng nhiệt dung 1 kcal/L/K, điều này không chính xác ngay cả đối với nước tinh khiết.
Energy portal
Food portal
Science portal
Tài liệu tham khảo
[^1^] Calorie. (2021, January 23). In Wikipedia. Retrieved February 21, 2021, from https://en.wikipedia.org/wiki/Calorie
[^2^] Wikimedia Commons. (2024, January 27). Calorie [Image].
