السعرات الحرارية

السعرات الحرارية
وحدة من	طاقة
رمز	كال
التحويلات
1 سعرة حرارية في ...	... يساوي ...
جول	4.184 جول

السعرة الحرارية هي وحدة طاقة نشأت من النظرية الحرارية للحرارة. ^{[1] [2]} يتم تعريف السعرة الحرارية الكبيرة أو السعرة الحرارية الغذائية أو السعرة الحرارية الغذائية أو الكيلوجرام من السعرات الحرارية على أنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة لتر واحد من الماء بدرجة مئوية واحدة (أو كلفن واحد ). ^{[1] [3]} يتم تعريف السعرة الحرارية الصغيرة أو السعرات الحرارية بالجرام على أنها كمية الحرارة اللازمة لإحداث نفس الزيادة في مليلتر واحد من الماء. ^{[3] [4] [5] [1]} وبالتالي، فإن 1 سعرة حرارية كبيرة تساوي 1000 سعرة حرارية صغيرة.

في التغذية وعلوم الأغذية ، قد يشير مصطلح السعرات الحرارية والرمز كال إلى الوحدة الكبيرة أو الوحدة الصغيرة في مناطق مختلفة من العالم. يُستخدم بشكل عام في المنشورات وملصقات العبوات للتعبير عن القيمة الغذائية للأطعمة لكل وجبة أو لكل وزن، أو السعرات الحرارية الغذائية الموصى بها ، ^{[6] [7] أو} معدلات الأيض ، وما إلى ذلك. يوصي بعض المؤلفين بكتابة السعرات الحرارية والرمز كال (كلاهما بحرف C كبير) إذا كان المقصود السعرات الحرارية الكبيرة، لتجنب الارتباك؛ ^[8] ومع ذلك، غالبًا ما يتم تجاهل هذه الاتفاقية. ^{[6] [7] [8]}

في الفيزياء والكيمياء ، تشير كلمة كالوري ورمزها عادةً إلى الوحدة الصغيرة، حيث تسمى الوحدة الكبيرة كيلو كالوري (kcal). ومع ذلك، فإن كيلو كالوري ليس جزءًا رسميًا من النظام الدولي للوحدات (SI)، ويُعتبر قديمًا، ^[2] حيث تم استبداله في العديد من الاستخدامات بوحدة الطاقة المشتقة من النظام الدولي للوحدات ، الجول ( J)، ^[9] أو كيلو جول (kJ) لـ 1000 جول.

لقد تباين التكافؤ الدقيق بين السعرات الحرارية والجول على مر السنين، ولكن في الكيمياء الحرارية والتغذية يُفترض الآن عمومًا أن السعرات الحرارية الصغيرة ( السعرات الحرارية الكيميائية الحرارية ) تساوي بالضبط 4.184 جول، وبالتالي فإن كيلو كالوري واحد (سعر حراري كبير واحد) يساوي 4184 جول أو 4.184 كيلو جول. ^{[10] [11]}

مصطلح "سعر حراري" يأتي من الكلمة اللاتينية calor  "حرارة". ^[12] تم تقديمه لأول مرة بواسطة Nicolas Clément ، كوحدة للطاقة الحرارية ، في محاضرات حول القياس الحراري التجريبي خلال الأعوام 1819-1824. كانت هذه هي السعرات الحرارية "الكبيرة". ^{[2] [13] [14]} دخل المصطلح (المكتوب بحرف "c" الصغير) القواميس الفرنسية والإنجليزية بين عامي 1841 و1867.

تم استخدام نفس المصطلح للوحدة "الصغيرة" بواسطة بيير أنطوان فافر (الكيميائي) ويوهان ت. سيلبرمان (الفيزيائي) في عام 1852.

في عام 1879، ميز مارسيلين بيرثيلو بين جرام السعرات الحرارية وكيلوجرام السعرات الحرارية، واقترح استخدام "السعرات الحرارية"، بحرف "C" كبير، للوحدة الكبيرة. ^[2] تم تبني هذا الاستخدام من قبل ويلبر أولين أتووتر ، أستاذ في جامعة ويسليان ، في عام 1887، في مقال مؤثر حول محتوى الطاقة في الطعام. ^{[2] [13]}

تم استخدام الوحدة الأصغر من قبل الطبيب الأمريكي جوزيف هوارد رايموند، في كتابه المدرسي الكلاسيكي عام 1894 بعنوان "دليل فيزيولوجيا الإنسان " . ^[15] واقترح تسمية الوحدة "الكبيرة" "كيلو كالوري"، لكن المصطلح لم ينتشر حتى بعد بضع سنوات.

تم التعرف على السعرات الحرارية الصغيرة (cal) كوحدة لنظام CGS في عام 1896، ^{[2] [14]} إلى جانب وحدة الطاقة CGS الموجودة بالفعل، erg (اقترحها كلاوسيوس لأول مرة في عام 1864، تحت اسم ergon ، وتم اعتمادها رسميًا في عام 1882).

في عام 1928، كانت هناك بالفعل شكاوى خطيرة بشأن الارتباك المحتمل الناجم عن التعريفين الرئيسيين للسعرات الحرارية وما إذا كانت فكرة استخدام الحرف الكبير للتمييز بينهما سليمة. ^[16]

كان الجول هو وحدة الطاقة المعتمدة رسميًا في النظام الدولي للوحدات في المؤتمر العام التاسع للأوزان والمقاييس في عام 1948. ^{[17] [9]} تم ذكر السعرات الحرارية في الطبعة السابعة من كتيب النظام الدولي للوحدات كمثال لوحدة غير تابعة للنظام الدولي للوحدات. ^[10]

التهجئة البديلة calory هي نوع أقل شيوعًا وغير قياسي. ^[12]

يتم تعريف السعرات الحرارية "الصغيرة" على نطاق واسع على أنها كمية الطاقة اللازمة لزيادة درجة حرارة 1 جرام من الماء بمقدار 1 درجة مئوية (أو 1 كلفن، وهو نفس الزيادة، وتدرج بنسبة واحد في المائة من الفاصل بين نقطة الانصهار ونقطة غليان الماء). ^{[4] [5]} تعتمد الكمية الفعلية من الطاقة المطلوبة لإنجاز هذه الزيادة في درجة الحرارة على الضغط الجوي ودرجة الحرارة الأولية؛ أدت الاختيارات المختلفة لهذه المعلمات إلى عدة تعريفات دقيقة مختلفة للوحدة.

اسم	رمز	التحويلات	التعريف والملاحظات
السعرات الحرارية الكيميائية	كال ث	≡4.184  جول ≈ 0.003 964  وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.162 × 10 −6  كيلو وات في الساعة ≈ 2.611 × 10 19  إلكترون فولت	كمية الطاقة تساوي بالضبط 4.184 جول ( جول ) و1 كيلوجول ≈ 0.239 كيلو كالوري. [18] [19] [20] [11] [أ]
4 درجة مئوية السعرات الحرارية	كال 4	≈ 4.204 جول ≈ 0.003 985  وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.168 × 10 −6  كيلو وات في الساعة ≈ 2.624 × 10 19  إلكترون فولت	كمية الطاقة اللازمة لتسخين جرام واحد من الماء الخالي من الهواء من 3.5 إلى 4.5 درجة مئوية عند الضغط الجوي القياسي. [ب]
15 درجة مئوية السعرات الحرارية	كال 15	≈ 4.1855 جول ≈ 0.003 9671  وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.1626 × 10 −6  كيلو وات في الساعة ≈ 2.6124 × 10 19  إلكترون فولت	كمية الطاقة المطلوبة لتسخين جرام واحد من الماء الخالي من الهواء من 14.5 إلى 15.5 درجة مئوية عند الضغط الجوي القياسي. [ب] تراوحت القيم التجريبية لهذه السعرات الحرارية من 4.1852 إلى 4.1858 جول. نشرت CIPM في عام 1950 قيمة تجريبية متوسطة قدرها 4.1855 جول، مشيرة إلى عدم يقين قدره 0.0005 جول. [18]
20 درجة مئوية السعرات الحرارية	كال 20	≈ 4.182 جول ≈ 0.003 964  وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.162 × 10 −6  كيلو وات في الساعة ≈ 2.610 × 10 19  إلكترون فولت	كمية الطاقة اللازمة لتسخين جرام واحد من الماء الخالي من الهواء من 19.5 إلى 20.5 درجة مئوية عند الضغط الجوي القياسي. [ب]
متوسط ​​السعرات الحرارية	متوسط ​​كال	≈ 4.190 جول ≈ 0.003 971  وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.164 × 10 −6  كيلو وات في الساعة ≈ 2.615 × 10 19  إلكترون فولت	يتم تعريفها على أنها 1/100 من كمية الطاقة اللازمة لتسخين جرام واحد من الماء الخالي من الهواء من 0 إلى 100 درجة مئوية عند الضغط الجوي القياسي. [ ب]
جدول السعرات الحرارية الدولي للبخار (1929)		≈ 4.1868 جول ≈ 0.003 9683  وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.1630 × 10 −6  كيلو وات في الساعة ≈ 2.6132 × 10 19  إلكترون فولت	يتم تعريفها على أنها 1 ⁄ 860 واط "دولي" في الساعة = 180 ⁄ 43 جول "دولي" بالضبط. [ج]
جدول السعرات الحرارية الدولي للبخار (1956)	كال اي تي	≡ 4.1868 جول ≈ 0.003 9683  وحدة حرارية بريطانية = 1.1630 × 10 −6  كيلو وات في الساعة ≈ 2.6132 × 10 19  إلكترون فولت	تم تعريفها على أنها 1.163 م. وات/ساعة = 4.1868 جول بالضبط. تم اعتماد هذا التعريف من قبل المؤتمر الدولي الخامس لخصائص البخار (لندن، يوليو 1956). [18]

يبدو أن التعريفين الأكثر شيوعًا في الأدبيات القديمة هما السعرات الحرارية عند 15 درجة مئوية والسعرات الحرارية الكيميائية الحرارية . حتى عام 1948، كان الأخير يُعرَّف بأنه 4.1833 جول دولي؛ وقد تم اختيار المعيار الحالي البالغ 4.184 جول لجعل السعرات الحرارية الكيميائية الحرارية الجديدة تمثل نفس كمية الطاقة كما كانت من قبل. ^[19]

في الولايات المتحدة ، في سياق التغذية، تُستخدم الوحدة "الكبيرة" بشكل حصري تقريبًا. ^[23] وعادةً ما تُكتب "سعرات حرارية" بحرف "c" صغير ورمز "cal"، حتى في المنشورات الحكومية. ^{[6] [7]} يمكن استخدام وحدة النظام الدولي للوحدات كيلو جول (kJ) بدلاً من ذلك، في السياقات القانونية أو العلمية. ^{[24] [25]} يفضل معظم خبراء التغذية الأمريكيين وحدة كيلو كالوري على وحدة كيلو جول، بينما يفضل معظم علماء وظائف الأعضاء استخدام كيلو جول. في غالبية البلدان الأخرى، يفضل خبراء التغذية الكيلو جول على الكيلو كالوري. ^[26]

في الاتحاد الأوروبي ، على ملصقات المعلومات الغذائية ، يتم التعبير عن الطاقة بالكيلوجول والسعرات الحرارية، والتي يتم اختصارها إلى "kJ" و"kcal" على التوالي. ^[27]

في الصين ، يتم إعطاء الكيلوجول فقط. ^[28]

تُستخدم الوحدة بشكل شائع للتعبير عن طاقة الطعام ، أي الطاقة النوعية (الطاقة لكل كتلة) لاستقلاب أنواع مختلفة من الطعام. على سبيل المثال، تحتوي الدهون (الدهون الثلاثية) على 9 كيلو كالوري لكل جرام (كيلو كالوري/جم)، بينما تحتوي الكربوهيدرات (السكر والنشا) والبروتين على ما يقرب من 4 كيلو كالوري/جم. ^[29] يحتوي الكحول في الطعام على 7 كيلو كالوري/جم. ^[30] تُستخدم الوحدة "الكبيرة" أيضًا للتعبير عن المدخول الغذائي الموصى به أو الاستهلاك، كما في "السعرات الحرارية في اليوم".

الحمية الغذائية هي ممارسة تناول الطعام بطريقة منظمة لتقليل أو الحفاظ على أو زيادة وزن الجسم ، أو للوقاية من أمراض مثل مرض السكري والسمنة وعلاجها . نظرًا لأن فقدان الوزن يعتمد على تقليل السعرات الحرارية المتناولة، فقد ثبت أن أنواعًا مختلفة من الأنظمة الغذائية منخفضة السعرات الحرارية فعالة بشكل عام. ^[31]

في سياقات علمية أخرى، يشير مصطلح "سعر حراري" والرمز "كال" دائمًا تقريبًا إلى الوحدة الصغيرة؛ حيث تسمى الوحدة "الكبيرة" عمومًا "كيلو كالوري" بالرمز "كيلو كالوري". تُستخدم غالبًا للتعبير عن كمية الطاقة المنبعثة في تفاعل كيميائي أو تغير طور ، عادةً لكل مول من المادة، كما في كيلو كالوري لكل مول . ^[32] تُستخدم أيضًا أحيانًا لتحديد كميات طاقة أخرى تتعلق بطاقة التفاعل، مثل المحتوى الحراري للتكوين وحجم حواجز التنشيط . ^[33] ومع ذلك، يتم استبدالها بشكل متزايد بوحدة النظام الدولي للوحدات، الجول (J)؛ ومضاعفاتها المترية، مثل كيلو جول (kJ). ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يرجع الاستخدام المستمر في الكيمياء إلى حد كبير إلى حقيقة أن الطاقة المنبعثة من تفاعل في محلول مائي ، معبرًا عنها بالكيلو كالوري لكل مول من الكاشف، قريبة عدديًا من تركيز الكاشف بالمول لكل لتر مضروبًا في التغير في درجة حرارة المحلول بالكلفن أو الدرجات المئوية. ومع ذلك، يفترض هذا التقدير أن السعة الحرارية الحجمية للمحلول هي 1 كيلو كالوري / ( لتر ⋅ كلفن )، وهو ليس دقيقًا حتى بالنسبة للماء النقي. ^{[ بحاجة لمصدر ]}