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Physikalische EinheitEinheitenname KalorieEinheitenzeichen c a l displaystyle mathrm cal Physikalische Grossen Energie Arbeit innere Energie WarmeDimension M L 2 T 2 displaystyle mathsf M L 2 T 2 In SI Einheiten 1 c a l t h 4 184 J displaystyle mathrm 1 cal th 4 184 J 1 c a l I T 4 186 8 J displaystyle mathrm 1 cal IT 4 1868 J Kalorie Einheitenzeichen cal ist eine veraltete Masseinheit der Energie insbesondere der Warmemenge Eine Kalorie ist nach einer gangigen Definition die Warmemenge die erforderlich ist um bei bestimmten Bedingungen 1 Gramm Wasser um 1 Grad Celsius zu erwarmen Im Jahr 1948 ersetzte die 9 Generalkonferenz fur Masse und Gewichte in Paris die Kalorie als physikalische Einheit der Warmemenge durch die Einheit Joule 1 Aufgrund unterschiedlicher Definitionen der Kalorie existieren leicht unterschiedliche Umrechnungswerte In der DIN Norm zu Umrechnungen von Nicht SI Einheiten 2 sind funf verschiedene Werte angegeben In nebenstehender Tabelle ist zuerst die thermochemisch definierte Einheit der Warmeenergie gemass der Festlegung von NIST angegeben und darunter die Einheit der Warmeenergie fur Brennwerte von Nahrungsmitteln nach Internationaler Tabelle In Deutschland ist die Verwendung des Joule als internationale SI Einheit der Energie seit 1969 fur amtliche Angaben und den Geschaftsverkehr gesetzlich vorgeschrieben Im Warenverkehr der EU ist nach der jungsten Richtlinie von 2010 neben einer Angabe in Joule als Einheit der Energie eine zusatzliche Angabe in der Einheit Kalorie zulassig Bei Lebensmitteln darf diese zusatzliche Angabe gemass Lebensmittel Informationsverordnung LMIV nur mit der Einheit Kilokalorie kcal und in Klammern hinter der SI Einheit Kilojoule kJ erfolgen Zum Beispiel Brennwert 210 kJ 100 g 50 kcal 100 g Inhaltsverzeichnis 1 Wortherkunft 2 Definitionen 3 Verwendung 3 1 Verwendung in der Physik 3 2 Verwendung als Nahrwertangabe 4 Siehe auch 5 Weblinks 6 EinzelnachweiseWortherkunft BearbeitenDas Wort stammt laut Duden von franzosisch Calorie wovon sich auch das Einheitszeichen ableitet Abgeleitet ist es von lateinisch calor Warme 3 Definitionen BearbeitenIm Prinzip beziehen sich alle Definitionen der Kalorie auf die Warmemenge die benotigt wird um eine bestimmte Masse Wasser 1 Gramm bzw 1 Kilogramm um 1 Kelvin bzw 1 C zu erwarmen also die spezifische Warmekapazitat von Wasser Dieser Wert ist allerdings deutlich temperaturabhangig daneben hangt er auch vom Umgebungsdruck sowie der Art des verwendeten Wassers chemische Reinheit Isotopenzusammensetzung ab Flussiges Wasser hat ein Minimum der spezifischen Warmekapazitat bei etwa 30 50 C von knapp 4 18 kJ kg 1 K 1 bei 0 C und 100 C sind es jeweils um die 4 22 kJ kg 1 K 1 4 Entsprechend existieren verschiedene Definitionen der Kalorie Einige davon definieren nur die Messvorschrift mit der ein Wert mit gewisser Messgenauigkeit bestimmt werden kann andere definieren einen exakten Umrechnungsfaktor zu anderen Einheiten Anfangs Mitte des 19 Jahrhunderts war ein Bezug auf die Erwarmung von Wasser von 0 C auf 1 C gebrauchlich also ein recht hoher Wert von etwa 4 22 kJ pro Kilokalorie Kilogrammkalorie spater war eine Normung der Gramm Kalorie auf exakt 42 Millionen erg entsprechend 4 2 J im Gesprach 5 Der internationale Standard ISO 80000 5 listet die fruheren Umrechnungen nicht mehr auf 15 C Kalorie cal15 Die Warmemenge die benotigt wird um 1 g luftfreies Wasser bei einem konstanten Druck von 1013 25 hPa dem Druck der Standardatmosphare auf Meereshohe von 14 5 C auf 15 5 C zu erwarmen Ein exakter Wert hierfur ist nicht vorgesehen als Naherungswert wird 1 cal15 4 1855 J angegeben mit einer Unsicherheit von 0 3 mJ 6 Internationale Tafel Kalorie calIT IT steht fur International Steam Table internationale Wasserdampf Tabelle Die Internationale Tafel Kalorie wird mit exakt 1 calIT 4 1868 J definiert Dieser Wert wurde 1956 auf der 5 internationalen Konferenz uber Eigenschaften von Wasserdampf in London festgelegt Er wurde unter anderem deshalb gewahlt weil die Ziffernfolge ohne Rest durch 18 teilbar ist und somit Umrechnungen in Warmemasse die wie die Btu auf F basieren erleichtert waren 7 Die Internationale Tafel Kalorie wird oft mit der internationalen Kalorie calint verwechselt die 1929 auf einer Vorgangerkonferenz unter dem Namen International Steam Table Conference als 1 860 einer internationalen Wattstunde definiert worden war 8 Einheiten mit dem Vorsatz international beziehen sich auf alte Definitionen von Ohm und Ampere bzw Volt die praxisnaher aber unabhangig von Meter und Kilogramm waren und sich deshalb mit zunehmender Messgenauigkeit von den entsprechenden absoluten Einheiten unterschieden Mit den 1948 von der 9 Generalkonferenz fur Mass und Gewicht festgestellten mittleren Werten fur das internationale Ohm und Volt von 1 00049 W bzw 1 00034 V 9 10 ergibt sich 1 calint 4 18684 J die haufig genannten 4 18674 J beziehen sich auf die US amerikanische Umrechnung der internationalen Einheiten 1 000495 W und 1 000330 V 11 Thermochemische Kalorie calth Die thermochemische Kalorie auch definierte oder Rossini Kalorie genannt wird mit exakt 1 calth 4 184 J definiert Dieser Wert basiert auf dem fruher in thermochemischen Arbeiten in den USA gebrauchlichen Wert von 4 1833 internationalen Joule umgerechnet mit den US amerikanischen internationalen Einheiten und ist so ursprunglich vom National Bureau of Standards definiert worden 6 Auf Basis der thermochemischen Kalorie wurde auch das TNT Aquivalent definiert mit der die freigesetzte Energie von Kernwaffen angegeben wurde 1 Kilogramm TNT 1000 kcalth 4184 kJ Mittlere Kalorie cal Die mittlere Kalorie entspricht dem 100 Teil der Warmemenge die erforderlich ist um 1 Gramm Wasser bei einem Atmospharendruck von 1013 hPa von 0 C auf 100 C zu erwarmen Der daraus abgeleitete Wert von 1 cal 4 1897 J fur 1 kg Wasser 1 kcal 4 1897 kJ definiert daher die mittlere spezifische Warmekapazitat von Wasser zu 4 1897 kJ kg K uber den Temperaturbereich in dem es flussig ist 12 Weitere gebrauchliche Definitionen beziehen sich auf die spezifische Warmekapazitat von Wasser bei 4 C Maximum der Dichte ungefahr 4 204 J oder 20 C Bezugstemperatur fur flussige Lebensmittel in der EU 13 ungefahr 4 182 J auch andere Bezugspunkte im Bereich typischer Labortemperaturen waren ublich Die Internationale Vereinigung der Ernahrungswissenschaften IUNS hat einen Wert von exakt 4 184 J beschlossen 6 Verwendung BearbeitenDas Wort Kalorie kann sich auf eine Kalorie 1 cal oder verkurzend streng genommen falsch auf eine Kilokalorie 1 kcal beziehen In der Umgangssprache und in den Lebenswissenschaften kommen beide Verwendungen vor Zur Unterscheidung spricht man manchmal auch von Grammkalorie und Kilogrammkalorie oder auch kleiner Kalorie und grosser Kalorie die sich jeweils auf die Erwarmung von einem Gramm beziehungsweise einem Kilogramm Wasser um ein Grad Celsius beziehen Eindeutig ist in der Praxis jedoch die Bezeichnung Kilokalorie fur 1000 Grammkalorien analog zu den Vorsatzen fur SI Einheiten Fruher wurde die Leistung von Ofen oder Heizungsanlagen nicht in Watt sondern in kcal h angegeben 1000 kcal h 1 163 kW 1163 W und umgekehrt 1000 W 860 kcal h Verwendung in der Physik Bearbeiten In der Physik wurde die Kalorie nach der Einfuhrung des CGS Systems eindeutig als Grammkalorie festgelegt Obwohl die Warmemenge durch die CGS Einheit der Energie Erg und auch das Joule aus dem parallelen praxisnahen elektromagnetischen System basierend auf Ohm und Volt ausgedruckt werden konnte bestand vielfach der Wunsch eine spezielle Einheit der Warmemenge zu behalten die auf der spezifischen Warmekapazitat von Wasser beruht Wasser hat schon bei der Entscheidung fur das CGS System und gegen ein System mit Meter statt Zentimeter als Basiseinheit der Lange eine entscheidende Rolle gespielt weil damit seine Dichte in den Basiseinheiten annahernd 1 betragt 14 Unklar war um 1900 zunachst die Namensgebung und die genaue Definition fur so eine Einheit insbesondere auch die Frage ob sie durch einen festen Zahlenwert vom Joule oder Erg abgeleitet oder durch eine eigene Messvorschrift definiert sein sollte 15 16 Spatere Normierungen der Kalorie haben stets diese Grammkalorie als Grundlage genommen und einen festen Zahlenwert zur Umrechnung aus anderen Einheiten definiert daneben haben weiter messungsbasierte Definitionen existiert Zu einem einheitlichen Gebrauch ist es nicht mehr gekommen bevor die Kalorie zunehmend durch das Joule ersetzt worden ist Verwendung als Nahrwertangabe Bearbeiten Oft wird insbesondere der physiologische Brennwert von Lebensmitteln nach wie vor zusatzlich zur Angabe in Kilojoule in Kilokalorien angegeben die EU Richtlinie zur Nahrwertkennzeichnung schrieb von 1990 bis Ende 2009 eine Angabe sowohl in kJ als auch in kcal vor 17 Andererseits mussen in der Wirtschaft und im offentlichen Gesundheitswesen der EU stets die SI Einheiten verwendet werden gegenuber zusatzlich angegebenen anderen Einheiten mussen sie hervorgehoben sein Insbesondere darf eine Angabe in kcal nicht in grosserer Schrift gesetzt sein 18 Seit dem 1 Januar 2010 muss der Brennwert eines Lebensmittels in der EU einheitlich in kJ bezogen auf eine bestimmte Menge z B in kJ 100 g angegeben werden wobei die zusatzliche Angabe des Brennwerts in kcal unbefristet zulassig ist Eine Frist zur Abschaffung der zusatzlichen Verwendung der kcal als Einheit im Warenverkehr mit Lebensmitteln war zunachst auf Anfang 1990 festgelegt und dann auf Anfang 2000 verlangert worden 19 die letzte Verlangerung bis Ende 2009 sowie die komplette Abschaffung der Frist wird mit Handelshemmnissen beim Export in Drittlander begrundet 20 21 Von Anfang 1978 dem Ende der Ubergangsfrist der Vorlauferrichtlinie 22 bis Ende September 1981 dem Inkrafttreten der vorhergehenden Richtlinie 18 war die Verwendung der Kalorie in der EU unzulassig Umgangssprachlich werden oft Nahrwertangaben in Kilokalorien falschlich als Kalorien bezeichnet In den USA ist bei Nahrwertangaben die Bezeichnung Calorie mit gross geschriebenem C fur Kilokalorien auch offiziell zulassig 5 Der empfohlene Tagesbedarf fur erwachsene Menschen variiert abhangig von Geschlecht und Alter Durchschnittlich liegt er etwa bei 8 13 MJ 2 3 Mcal 2000 3000 Kilokalorien wie bereits Carl von Voit in der zweiten Halfte des 19 Jahrhunderts errechnet hatte wahrend aktive Hochleistungssportler auch ohne Weiteres das Doppelte benotigen konnen 23 Die osterreichische Schwerarbeitsverordnung definiert schwere korperliche Arbeit u a so wenn bei einer achtstundigen Arbeitszeit von Mannern mindestens 8374 Kilojoule 2000 Kilokalorien und von Frauen mindestens 5862 Kilojoule 1400 Kilokalorien verbraucht werden 1 Abs 1 Z 4 Schwerarbeitsverordnung Siehe auch BearbeitenNahrwertkennzeichnungWeblinks Bearbeiten nbsp Wiktionary Kalorie Bedeutungserklarungen Wortherkunft Synonyme UbersetzungenEinzelnachweise Bearbeiten Resolution 3 of the 9th CGPM Triple point of water thermodynamic scale with a single fixed point unit of quantity of heat joule Bureau International des Poids et Mesures 1948 abgerufen am 15 April 2021 englisch DIN 1301 3 Einheiten Teil 3 Umrechnung von Nicht SI Einheiten Februar 2018 Duden In duden de Abgerufen am 12 August 2016 Mittlere molare Warmekapazitat ChemgaPedia a b History of the Calorie in Nutrition American Society for Nutrition a b c The Adoption of Joules as Units of Energy Food and Agriculture Organization of the United Nations Calorie sizes com PTR PTB 125 Jahre metrologische Forschung PTB Mitteilungen 122 2012 Heft 2 Seite 28 Realization of SI units Kaye and Laby Online Protokoll der 9 Generalkonferenz fur Mass und Gewicht Comptes rendus des seances de la neuvieme Conference Generale des Poids et Mesures reunie a Paris en 1948 S 15 franzosisch bipm org PDF Electrical Engineers Handbook Electric Power Harold Pender William A Del Mar 1949 Peter Kurzweil Das Vieweg Einheiten Lexikon Vieweg Braunschweig 1999 S 67 Richtlinie 75 106 EWG des Rates vom 19 Dezember 1974 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten uber die Abfullung bestimmter Flussigkeiten nach Volumen in Fertigpackungen First Report of the Committee for the Selection and Nomenclature of Dynamical and Electrical Units in Report of the Forty Third Meeting of the British Association for the Advancement of Science Held at Bradford in September 1873 London 1874 Seite 222 Experiments for improving the Construction of Practical Standards for Electrical Measurements Report of the Committee Appendix On the Definition of the Unit of Heat in Report of the Seventy Second Meeting of the British Association for the Advancement of Science Held at Belfast in September 1902 London 1903 Seite 55 Twenty Third Report Liverpool 1896 in Reports of the Electrical Standards Committee of the British Association Cambridge 1913 Seite 539 Richtlinie 90 496 EWG des Rates vom 24 September 1990 uber die Nahrwertkennzeichnung von Lebensmitteln a b Richtlinie 80 181 EWG des Rates vom 20 Dezember 1979 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten uber die Einheiten im Messwesen und zur Aufhebung der Richtlinie 71 354 EWG Richtlinie 89 617 EWG des Rates vom 27 November 1989 zur Anderung der Richtlinie 80 181 EWG zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten uber die Einheiten im Messwesen Richtlinie 99 103 EG des Europaischen Parlaments und des Rates vom 24 Januar 2000 zur Anderung der Richtlinie 80 181 EWG zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten uber die Einheiten im Messwesen Richtlinie 2009 3 EG des Europaischen Parlaments und des Rates vom 11 Marz 2009 zur Anderung der Richtlinie 80 181 EWG des Rates zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten uber die Einheiten im Messwesen Richtlinie 71 354 EWG des Rates vom 18 Oktober 1971 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten uber die Einheiten im Messwesen ellviva de Kalorienverbrauch und guter Schlaf Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Kalorie amp oldid 238038617