6.1: Energia și unitățile sale
- Pentru a defini energia și căldura.
- Să raporteze caloriile la nutriție și exerciții fizice.
Energia este abilitatea de a lucra. Poți să înțelegi ce înseamnă asta gândindu-te la tine când te simți „energic”. Te simți pregătit să mergi - să sari în sus și să faci ceva. Când ai multă energie, poți efectua multă muncă. În schimb, dacă nu te simți energic, ai foarte puține dorințe de a face mult din orice. Această descriere nu se aplică numai dvs., ci și tuturor proceselor fizice și chimice. Cantitatea de muncă care poate fi făcută este legată de cantitatea de energie disponibilă pentru ao face.
Energia poate fi transferată de la un obiect la altul dacă obiectele au temperaturi diferite. Transferul de energie datorat diferențelor de temperatură se numește căldură. De exemplu, dacă țineți un cub de gheață în mână, cubul de gheață se topește încet, deoarece energia sub formă de căldură este transferată din mâna dvs. pe gheață. Pe măsură ce mâna ta pierde energie, începe să se simtă rece.
Datorită corelațiilor lor, energia, munca și căldura au aceleași unități. Unitatea SI de energie, muncă și căldură este joul (J). Un joule este o cantitate mică de energie. De exemplu, este nevoie de aproximativ 4 J pentru a încălzi 1 mL de H2O cu 1 ° C. Multe procese au loc cu schimbări de energie în mii de jouli, deci kilojul (kJ) este, de asemenea, obișnuit. O altă unitate de energie, utilizată pe scară largă în profesiile din domeniul sănătății și în viața de zi cu zi, este caloria (cal). Caloria a fost inițial definită ca cantitatea de energie necesară pentru a încălzi 1 g de H2O cu 1 ° C, dar în timpurile moderne, caloria este legată direct de joule, după cum urmează:
Putem folosi această relație pentru a converti cantități de energie, muncă sau căldură de la o unitate la alta.
Deși joul este unitatea SI adecvată pentru energie, vom folosi caloria sau kilocaloria (sau Caloria) în acest capitol, deoarece acestea sunt utilizate pe scară largă de către profesioniștii din domeniul sănătății
Conținutul energetic al unei singure porții de pâine este de 70,0 cal. Care este conținutul de energie în calorii? În jouli?
Soluţie
Aceasta este o problemă simplă cu factorul de conversie. Folosind relația 1 Cal = 1.000 cal, putem răspunde la prima întrebare printr-o conversie într-un singur pas:
Apoi transformăm caloriile în jouli
și apoi kilojoule
Conținutul energetic al pâinii provine în principal din carbohidrați.
Conținutul energetic al unei căni de miere este de 1.030 cal. Care este conținutul său de energie în calorii și jouli?
1.030.000 (1,03 x 106) cal; 4.309.520 (4,31 x 106) J
Caloria este utilizată în nutriție pentru a exprima conținutul energetic al alimentelor. Cu toate acestea, deoarece o calorie este o cantitate destul de mică, energiile nutriționale sunt de obicei exprimate în kilocalorii (kcal), numit si Calorii (cu majuscule; Cal). De exemplu, o bomboană poate furniza 120 Cal (calorii nutriționale) de energie, care este egală cu 120.000 cal. Figura \ (\ PageIndex \) prezintă un exemplu.
Figura \ (\ PageIndex \): Figura \ (\ PageIndex \): Energie nutrițională. O probă de etichetă nutrițională, cu instrucțiuni din S.U.A. Administrația pentru alimente și medicamente. din Wikipedia.
Conținutul caloric al alimentelor este determinat prin analiza alimentelor pentru proteine, carbohidrați, grăsimi, apă și „minerale” și apoi calcularea conținutului caloric utilizând valorile medii pentru fiecare componentă care produce energie (9 Cal/g pentru grăsimi, 4 Cal/g pentru carbohidrați și proteine și 0 Cal/g pentru apă și minerale). Un exemplu al acestei abordări este prezentat în Tabelul \ (\ PageIndex \) pentru o felie de carne de vită friptă.
| 97,5 g de apă | × 0 Cal/g = 0 |
| 58,7 g de proteine | × 4 Cal/g = 235 |
| 69,3 g de grăsime | × 9 Cal/g = 624 |
| 0 g carbohidrați | × 4 Cal/g = 0 |
| 1,5 g de minerale | × 0 Cal/g = 0 |
| Greutate totală: 227,0 g | Calorii totale: aproximativ 900 Cal |