سعرات حرارية
السعرة الحرارية وحدة طاقة نشأت من نظرية السعرات الحرارية . [ 1 ] [ 2 ] تُعرَّف السعرة الحرارية الصغيرة، أو سعرة الغرام الحرارية، بأنها كمية الحرارة اللازمة لرفع درجة حرارة ملليلتر واحد من الماء درجة مئوية واحدة (أو كلفن واحد). [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] في الولايات المتحدة، يشير مصطلح "السعرة الحرارية" في مجال التغذية إلى الكيلو كالوري (1 كيلو كالوري = 1000 سعر حراري). [ 1 ] [ 3 ]
في مجال التغذية وعلوم الأغذية ، قد يشير مصطلح "السعرة الحرارية " ورمزها "cal" إلى الوحدة الكبيرة أو الصغيرة في مناطق مختلفة من العالم . ويُستخدم هذا المصطلح عمومًا في المنشورات وعلى ملصقات المنتجات الغذائية للتعبير عن القيمة الغذائية للأطعمة لكل حصة أو لكل وزن، أو عن الكمية الغذائية الموصى بها من السعرات الحرارية ، [ 6 ] [ 7 ] ومعدلات الأيض ، وما إلى ذلك. يوصي بعض المؤلفين باستخدام التهجئة "Calorie" ورمزها "Cal" (كلاهما بحرف C كبير) إذا كان المقصود هو السعرة الحرارية الكبيرة، وذلك لتجنب الالتباس؛ [ 8 ] ومع ذلك، غالبًا ما يتم تجاهل هذا العرف. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
في الفيزياء والكيمياء ، يشير مصطلح "السعرة الحرارية" ورمزها عادةً إلى الوحدة الصغيرة، بينما تُسمى الوحدة الكبيرة "الكيلو كالوري " (kcal). مع ذلك، فإن السعرة الحرارية ليست جزءًا من النظام الدولي للوحدات (SI) وتُعتبر وحدةً قديمة، [ 2 ] حيث استُبدلت بوحدة الطاقة المشتقة من النظام الدولي ، وهي الجول (J)، [ 9 ] أو الكيلو جول (kJ) للدلالة على 1000 جول.
لقد تباينت المعادلة الدقيقة بين السعرات الحرارية والجول على مر السنين، ولكن في الكيمياء الحرارية والتغذية، يُفترض عمومًا الآن أن سعرة حرارية واحدة (صغيرة) ( سعرة حرارية كيميائية حرارية ) تساوي 4.184 جول بالضبط، وبالتالي فإن سعرة حرارية واحدة (كيلو كالوري) تساوي 4184 جول أو 4.184 كيلو جول. [ 10 ] [ 11 ]
تاريخ
مصطلح "السعرة الحرارية" مشتق من الكلمة اللاتينية " calor " التي تعني " حرارة " . [ 12 ] وقد استخدمه نيكولاس كليمان لأول مرة كوحدة لقياس الطاقة الحرارية ، في محاضراته حول قياس السعرات الحرارية التجريبي خلال الفترة من 1819 إلى 1824. وكانت هذه هي "السعرة الحرارية الكبيرة". [ 2 ] [ 13 ] [ 14 ] ودخل المصطلح (المكتوب بحرف "c" صغير) إلى القواميس الفرنسية والإنجليزية بين عامي 1841 و1867.
وقد استخدم المصطلح نفسه للوحدة "الصغيرة" من قبل بيير أنطوان فافر (الكيميائي) وجان ثيبو سيلبرمان (الفيزيائي) في عام 1852.
في عام 1879، ميّز مارسيلين بيرتيلو بين غرام-سعرة حرارية وكيلوغرام-سعرة حرارية، واقترح استخدام كلمة "سعرة حرارية" (Calorie) بحرف كبير للدلالة على الوحدة الأكبر. [ 2 ] وقد اعتمد ويلبر أولين أتووتر ، الأستاذ بجامعة ويسليان ، هذا الاستخدام في عام 1887، في مقال مؤثر حول محتوى الطاقة في الطعام. [ 2 ] [ 13 ]
استخدم الطبيب الأمريكي جوزيف هوارد ريموند الوحدة الأصغر في كتابه المدرسي عام 1894 بعنوان "دليل علم وظائف الأعضاء البشرية ". [ 15 ] واقترح تسمية الوحدة "الكبيرة" بـ "كيلو كالوري"، لكن المصطلح لم ينتشر إلا بعد بضع سنوات.
تم الاعتراف بالسعرة الحرارية الصغيرة (cal) كوحدة لنظام CGS في عام 1896، [ 2 ] [ 14 ] إلى جانب وحدة الطاقة الموجودة بالفعل في نظام CGS، وهي الإرج (التي اقترحها كلاوسيوس لأول مرة في عام 1864، تحت اسم إرجون ، وتم اعتمادها رسميًا في عام 1882).
في عام 1928، كانت هناك بالفعل شكاوى جدية بشأن الالتباس المحتمل الناجم عن التعريفين الرئيسيين للسعرة الحرارية، وما إذا كان استخدام الحرف الكبير للتمييز بينهما فكرة سليمة. [ 16 ]
تم اعتماد الجول رسميًا كوحدة طاقة في النظام الدولي للوحدات (SI) في المؤتمر العام التاسع للأوزان والمقاييس عام 1948. [ 17 ] [ 9 ] وذُكرت السعرة الحرارية في الطبعة السابعة من كتيب النظام الدولي للوحدات كمثال على وحدة غير تابعة للنظام الدولي للوحدات. [ 10 ]
التهجئة البديلة calory هي صيغة أقل شيوعًا وغير قياسية. [ 12 ]
التعريفات
تُعرَّف السعرات الحرارية "الصغيرة" عمومًا بأنها كمية الطاقة اللازمة لرفع درجة حرارة غرام واحد من الماء بمقدار درجة مئوية واحدة (أو كلفن واحد، وهي نفس الزيادة، وتدرج بنسبة واحد بالمئة من الفرق بين درجة انصهار الماء ودرجة غليانه). [ 4 ] [ 5 ] وتعتمد كمية الطاقة الفعلية المطلوبة لتحقيق هذه الزيادة في درجة الحرارة على الضغط الجوي ودرجة الحرارة الابتدائية؛ وقد أدت الخيارات المختلفة لهذه المعايير إلى ظهور عدة تعريفات دقيقة مختلفة لهذه الوحدة.
| اسم | رمز | التحويلات | التعريفات والملاحظات |
|---|---|---|---|
| السعرات الحرارية الكيميائية الحرارية | كال ث | ≡4.184 جول ≈ 0.003 964 وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.162 × 10 −6 كيلوواط ساعة ≈ 2.611 × 10 19 إلكترون فولت | كمية الطاقة تساوي بالضبط 4.184 جول ، و1 كيلو جول ≈ 0.239 كيلو كالوري. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 11 ] [ أ ] |
| 4 سعر حراري عند درجة حرارة 4 مئوية | سعر حراري 4 | ≈ 4.204 جول ≈ 0.003 985 وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.168 × 10 −6 كيلووات ساعة ≈ 2.624 × 10 19 فولت | كمية الطاقة اللازمة لتسخين غرام واحد من الماء الخالي من الهواء من 3.5 إلى 4.5 درجة مئوية عند الضغط الجوي القياسي. [ ب ] |
| 15 درجة مئوية سعر حراري | سعر حراري 15 | ≈ 4.1855 جول ≈ 0.003 9671 وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.1626 × 10 −6 كيلووات ساعة ≈ 2.6124 × 10 19 فولت | كمية الطاقة اللازمة لتسخين غرام 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 بين 4.1852 و4.1858 جول. نشرت اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس (CIPM) في عام 1950 قيمة تجريبية متوسطة قدرها 4.1855 جول، مع ملاحظة هامش خطأ قدره 0.0005 جول . [ 18 ] |
| 20 درجة مئوية سعر حراري | سعر حراري 20 | ≈ 4.182 جول ≈ 0.003 964 وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.162 × 10 −6 كيلووات ساعة ≈ 2.610 × 10 19 فولت | كمية الطاقة اللازمة لتسخين غرام واحد من الماء الخالي من الهواء من 19.5 إلى 20.5 درجة مئوية عند الضغط الجوي القياسي. [ ب ] |
| متوسط السعرات الحرارية | متوسط السعرات الحرارية | ≈ 4.190 جول ≈ 0.003 971 وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.164 × 10 −6 كيلووات ساعة ≈ 2.615 × 10 19 فولت | يُعرَّف بأنه 1/100 من كمية الطاقة اللازمة لتسخين غرام واحد من الماء الخالي من الهواء من 0 إلى 100 درجة مئوية عند الضغط الجوي القياسي. [ ب ] |
| جدول السعرات الحرارية الدولي للبخار (1929) | ≈ 4.1860 جول ≈ 0.003 9683 وحدة حرارية بريطانية ≈ 1.1630 × 10 −6 كيلووات ساعة ≈ 2.6132 × 10 19 فولت | يُعرَّف بأنه 1/860 من الواط ساعة "الدولية" = 180/43 من الجول "الدولية " بالضبط. [ ج ] | |
| جدول السعرات الحرارية الدولي للبخار (1956) | معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا | ≡ 4.1868 جول ≈ 0.003 9683 وحدة حرارية بريطانية = 1.1630 × 10 −6 كيلووات ساعة ≈ 2.6132 × 10 19 فولت | تم تعريفها بدقة على أنها 1.163 ملي واط ساعة = 4.1868 جول. وقد اعتُمد هذا التعريف في المؤتمر الدولي الخامس لخواص البخار (لندن، يوليو 1956). [ 18 ] |
- ↑ عرّف روسيني "السعرة الحرارية الكيميائية" ببساطة على أنها 4.1833 جول دولي لتجنب الصعوبات المرتبطة بعدم اليقين بشأن السعة الحرارية للماء. ثم أعيد تعريفها لاحقًا على أنها 4.1840 جول بالضبط. [ 22 ]
- 1 2 3 4 يمكن اعتبارالضغط الجوي القياسي هو101.325 كيلو باسكال .
- ↑ يعتمد الرقم على عامل التحويل بين "الجول الدولي" و"الجول المطلق" (الحديث، النظام الدولي للوحدات). باستخدام متوسط الأوم والفولت الدوليين (1.000 49 أوم ،1.000 34 فولت )، [ 21 ] الجول الدولي هو حوالي1.000 19 جول ، باستخدام الأوم والفولت الدوليين الأمريكيين (1.000 495 أوم ،1.000 330 فولت ) هو حوالي1.000 165 جول ، مما يعطي4.186 84 و4.186 74 J ، على التوالي.
يبدو أن التعريفين الأكثر شيوعًا في الأدبيات القديمة هما السعرة الحرارية عند 15 درجة مئوية والسعرة الحرارية الكيميائية . وحتى عام 1948، كانت الأخيرة تُعرَّف بأنها 4.1833 جول دولي؛ وقد تم اختيار المعيار الحالي البالغ 4.184 جول لكي تمثل السعرة الحرارية الكيميائية الجديدة نفس كمية الطاقة السابقة. [ 19 ]
الاستخدام

تَغذِيَة
في أمريكا الشمالية، يُستخدم مصطلح "السعرة الحرارية" بشكل شبه حصري في السياق الغذائي. [ 23 ] [ 24 ] ويُكتب عادةً "سعرة حرارية" بحرف "c" صغير ورمز "cal"، حتى في المنشورات الحكومية. [ 6 ] [ 7 ] ويمكن استخدام وحدة الكيلوجول (kJ) في النظام الدولي للوحدات (SI) بدلاً من ذلك، في السياقات القانونية أو العلمية. [ 25 ] [ 26 ] يُفضل معظم خبراء التغذية الأمريكيين وحدة الكيلو كالوري على وحدة الكيلو جول، بينما يُفضل معظم علماء وظائف الأعضاء استخدام الكيلو جول. وفي معظم البلدان الأخرى، يُفضل خبراء التغذية استخدام الكيلو جول على الكيلو كالوري. [ 27 ]
في أوروبا، تُعبّر ملصقات الحقائق الغذائية عن الطاقة بالكيلوجول والكيلو كالوري، ويرمز لهما اختصاراً بـ "kJ" و "kcal" على التوالي. [ 28 ]
في الصين، يتم إعطاء الكيلوجول فقط. [ 29 ]
الطاقة الغذائية
تُستخدم هذه الوحدة عادةً للتعبير عن طاقة الطعام ، وتحديدًا الطاقة النوعية (الطاقة لكل وحدة كتلة) اللازمة لاستقلاب أنواع مختلفة من الطعام. على سبيل المثال، تحتوي الدهون (الدهون الثلاثية) على 9 سعرات حرارية لكل غرام (كيلو كالوري/غ)، بينما تحتوي الكربوهيدرات (السكريات والنشويات) والبروتين على حوالي 4 سعرات حرارية/غ. [ 30 ] يحتوي الكحول الموجود في الطعام على 7 سعرات حرارية/غ. [ 31 ] تُستخدم هذه الوحدة أيضًا للتعبير عن الكمية الغذائية الموصى بها أو الاستهلاك اليومي، كما في "السعرات الحرارية في اليوم".
اتباع نظام غذائي هو ممارسة تناول الطعام بطريقة منظمة لإنقاص وزن الجسم أو الحفاظ عليه أو زيادته ، أو للوقاية من أمراض مثل السكري والسمنة وعلاجها . ولأن فقدان الوزن يعتمد على تقليل السعرات الحرارية المتناولة، فقد ثبت أن أنواعًا مختلفة من الأنظمة الغذائية منخفضة السعرات الحرارية فعالة بشكل عام. [ 32 ]
الكيمياء والفيزياء
In other scientific contexts, the term "calorie" and the symbol "cal" almost always refers to the small unit; the "large" unit being generally called "kilocalorie" with symbol "kcal". It is mostly used to express the amount of energy released in a chemical reaction or phase change, typically per mole of substance, as in kilocalories per mole.[33] It is also occasionally used to specify other energy quantities that relate to reaction energy, such as enthalpy of formation and the size of activation barriers.[34] However, it is increasingly being superseded by the SI unit, the joule (J); and metric multiples thereof, such as the kilojoule (kJ).[35]
The lingering use in chemistry is largely because the energy released by a reaction in aqueous solution, expressed in kilocalories per mole of reagent, is numerically close to the concentration of the reagent in moles per liter multiplied by the change in the temperature of the solution in kelvins or degrees Celsius. However, this estimate assumes that the volumetric heat capacity of the solution is 1 kcal/(L⋅K), which is not exact even for pure water.[36]
See also
References
- 12Christopher W. Morris (1992) Academic Press Dictionary of Science and Technology. 2432 pages. ISBN 9780122004001
- 123456Allison Marsh (2020): "How Counting Calories Became a Science: Calorimeters defined the nutritional value of food and the output of steam generatorsArchived 2022-01-21 at the Wayback Machine" Online article on the IEEE SpectrumArchived 2022-01-20 at the Wayback Machine website, dated 29 December 2020. Accessed on 2022-01-20.
- 12"Definition of Calorie". Merriam-Webster. 1 August 2017. Retrieved 4 September 2017.
- 12"Cambridge Dictionary: calorie". Retrieved 9 November 2019.
- 1 2 "تعريف كلمة سعرة حرارية (اسم) من قاموس أكسفورد الأمريكي المتقدم" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 نوفمبر 2019 .
- ١ ٢ ٣ إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (٢٠١٩): " السعرات الحرارية في قائمة الطعام - معلومات مؤرشفة بتاريخ ٢٠ يناير ٢٠٢٢ على موقع Wayback Machine ". وثيقة إلكترونية على موقع إدارة الغذاء والدواء، مؤرشفة بتاريخ ١٥ سبتمبر ٢٠١٣ على موقع Wayback Machine ، بتاريخ ٥ أغسطس ٢٠١٩. تم الاطلاع عليها بتاريخ ٢٠ يناير ٢٠٢٢.
- ١ ٢ ٣ هيئة الخدمات الصحية الوطنية البريطانية (٢٠١٩): " ما هو مقدار السعرات الحرارية الذي يجب أن أتناوله يوميًا؟ " مؤرشف بتاريخ ٢١ يناير ٢٠٢٢ في أرشيف الإنترنت . وثيقة إلكترونية على موقع هيئة الخدمات الصحية الوطنية ، مؤرشفة بتاريخ ٢ مايو ٢٠٢٠ في أرشيف الإنترنت ، بتاريخ ٢٤ أكتوبر ٢٠١٩. تم الاطلاع عليها بتاريخ ٢٠ يناير ٢٠٢٢.
- 1 2 كون، كارول؛ لين كرافيتز. "سعرات حرارية رائعة" . جامعة نيو مكسيكو . تم الاسترجاع في 1 مارس 2019 .
- 1 2 المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (2019): النظام الدولي للوحدات (SI) مؤرشف في 2022-01-20 في Wayback Machine ، الطبعة التاسعة.
- 1 2 المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (1998): النظام الدولي للوحدات (SI) مؤرشف في 2022-01-20 في Wayback Machine ، الطبعة السابعة.
- ١ ٢ منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (٢٠٠٣): " ورقة منظمة الأغذية والزراعة للأغذية والتغذية رقم ٧٧: طاقة الغذاء - طرق التحليل ومعاملات التحويل. مؤرشفة بتاريخ ٢٠١٠-٠٥-٢٤ في أرشيف الإنترنت ". تم الاطلاع عليها بتاريخ ٢١ يناير ٢٠٢٢.
- 1 2 ""سعرات حرارية."" . قاموس Merriam-Webster.com . تم الاسترجاع في 2024-03-20 .
- هارجروف ، جيمس ل . (2007). "هل يُشير تاريخ وحدات الطاقة الغذائية إلى حلٍّ لمشكلة "التباس السعرات الحرارية"؟" . مجلة التغذية . 6 (44) 44. doi : 10.1186/1475-2891-6-44 . PMC 2238749. PMID 18086303 .
- 1 2 JL Hargrove، "تاريخ السعرات الحرارية في التغذية"، J Nutr 136/12 (ديسمبر 2006)، ص 2957-2961.
- ↑ جوزيف هوارد ريموند (1894): دليل في علم وظائف الأعضاء البشرية: مُعدّ مع إشارة خاصة لطلاب الطب. مؤرشف بتاريخ 21 يناير 2022 في أرشيف الإنترنت . دبليو بي سوندرز، 376 صفحة.
- ↑ ماركس، بيرسي ل. (14 يناير 1928). "السعرتان الحراريتان، بيرسي ل. ماركس" . مجلة نيتشر . 121 (3037): 58. doi : 10.1038/121058d0 . S2CID 4068300 .
- ↑ " القرار رقم 3 الصادر عن المؤتمر العام التاسع للأوزان والمقاييس (1948): النقطة الثلاثية للماء؛ مقياس ديناميكي حراري بنقطة ثابتة واحدة؛ وحدة قياس كمية الحرارة (الجول) "، المكتب الدولي للأوزان والمقاييس. مؤرشف بتاريخ 14 يونيو 2021 في أرشيف الإنترنت .
- 1 2 3 المعيار الدولي ISO 31-4 : الكميات والوحدات، الجزء 4: الحرارة. الملحق ب (معلوماتي): وحدات أخرى مُقدمة للعلم، وخاصة فيما يتعلق بمعامل التحويل. المنظمة الدولية للتوحيد القياسي ، 1992.
- 1 2 روسيني، فريدريك (1964). "رحلة في الديناميكا الحرارية الكيميائية، من الماضي إلى المستقبل" . الكيمياء البحتة والتطبيقية . 8 (2): 107. doi : 10.1351/pac196408020095 . تم الاسترجاع في 21 يناير 2013.
كل من السعرة الحرارية الحرارية والسعرة الحرارية الكيميائية مستقلتان تمامًا عن السعة الحرارية للماء.
- ↑ لينش، تشارلز ت. (1974). دليل علم المواد: الخصائص العامة، المجلد 1. مطبعة سي آر سي. ص 438. ISBN 9780878192342تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 مارس 2014 .
- ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) (1997). "1.6 جداول تحويل الوحدات" (ملف PDF) . موسوعة التسمية التحليلية ( الطبعة الثالثة). معهد الدراسات الكاتالونية. ISBN 0-86542-615-5تمت أرشفة الملف (PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 16 أكتوبر 2003. تم الاطلاع عليه بتاريخ 31 أغسطس 2013 .
- منظمة الأغذية والزراعة (1971). "اعتماد الجول كوحدات للطاقة" .
- ↑ التغذية، مركز سلامة الأغذية والتطبيقات (7 مارس 2022). "تغييرات على ملصق الحقائق الغذائية" . إدارة الغذاء والدواء الأمريكية . مؤرشف من الأصل في 18 مايو 2019.
- ↑ "العناصر الغذائية في جدول الحقائق الغذائية" . وكالة التفتيش الغذائي الكندية . مؤرشف من الأصل بتاريخ 25-06-2024 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-04-2025 .
- ↑ "تتحسن آفاق استخدام وحدات النظام الدولي للوحدات في وضع ملصقات الطاقة الغذائية" . آراء مترية . الجمعية المترية البريطانية . 24 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أبريل 2013 .
- ↑ "اتفاقيات النظام الدولي للوحدات" . المختبر الفيزيائي الوطني . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 فبراير 2016 .
- ↑ كيفن ت. باتون؛ غاري أ. ثيبودو (11 يناير 2017). جسم الإنسان في الصحة والمرض - كتاب إلكتروني . إلسيفير للعلوم الصحية. ص 537. ISBN 978-0-323-40206-4.
- ↑ "لائحة الاتحاد الأوروبي رقم 1169/2011 الصادرة عن البرلمان الأوروبي والمجلس بتاريخ 25 أكتوبر 2011 بشأن تقديم المعلومات الغذائية للمستهلكين" . EUR-Lex . تاريخ الاطلاع: 18 أبريل 2022 .
- ↑ وزارة الزراعة الأمريكية (2013). "الصين، القواعد العامة لوضع العلامات الغذائية على الأطعمة المعبأة مسبقًا" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أبريل 2022 .
- ↑ "كيف يحسب مصنّعو الأغذية عدد السعرات الحرارية في الأطعمة المعلبة؟" . مجلة ساينتفك أمريكان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 سبتمبر 2017 .
- ↑ "السعرات الحرارية - الدهون، البروتين، الكربوهيدرات، الكحول. السعرات الحرارية لكل غرام" . استراتيجية التغذية .
- ↑ سترايشار، آي . (3 يناير 2006). "النظام الغذائي في إدارة فقدان الوزن" . مجلة الجمعية الطبية الكندية . 174 (1): 56-63 . doi : 10.1503/cmaj.045037 . ISSN 0820-3946 . PMC 1319349. PMID 16389240 .
- ↑ زفي رابوبورت محرر (2007)، "كيمياء البيروكسيدات" ، المجلد 2 الصفحة 12.
- ↑ بهاجافان، ن. ف. (2002). الكيمياء الحيوية الطبية . دار النشر الأكاديمية. الصفحات 76-77 . ISBN 9780120954407تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2017 .
- ^ المكتب الدولي للأوزان والقياسات (2019). النظام الدولي للوحدات (SI) (الطبعة التاسعة ).
- ↑ روسيني، فريدريك (1964). "رحلة في الديناميكا الحرارية الكيميائية، من الماضي إلى المستقبل". الكيمياء البحتة والتطبيقية . 8 (2): 107. doi:10.1351/pac196408020095.
- وحدات الطاقة
- انتقال الحرارة
- وحدات القياس المترية غير التابعة للنظام الدولي للوحدات
