Quelltext der Seite Kalorie

'''Kalorie''' ([[Einheitenzeichen]] ''cal'') ist eine veraltete Maßeinheit der [[Energie]], insbesondere der [[Wärme]]menge ''Q'', mit mehreren leicht unterschiedlichen Definitionen. Bereits 1948 schaffte die [[Generalkonferenz für Maße und Gewichte|9. Generalkonferenz für Maße und Gewichte]] in Paris die Kalorie als Einheit der Wärmemenge zugunsten der Einheit [[Joule]] ab. Eine Kalorie entspricht ca. 4,1868 Joule (1&nbsp;kcal = 4,1868&nbsp;kJ) und ein Joule ca. 0,239 Kalorien. Aufgrund unterschiedlicher Definitionen der Kalorie existieren jedoch leicht unterschiedliche Werte. In Deutschland ist die Verwendung von Joule als internationale [[Internationales Einheitensystem|SI]]-Einheit der Energie seit 1969 für amtliche Angaben und den Geschäftsverkehr gesetzlich vorgeschrieben. Im Warenverkehr der EU ist nach der jüngsten Richtlinie von 2010 neben einer Angabe in Joule als Einheit der Energie eine zusätzliche Angabe in der Einheit Kalorie zulässig. Bei [[Lebensmittel]]n darf diese zusätzliche Angabe gemäß [[Lebensmittel-Informationsverordnung]] (LMIV) nur mit der Einheit '''Kilokalorie''' ('''kcal''') und in Klammern hinter der [[SI-Einheit]] Kilojoule (kJ) erfolgen, wie das nachfolgende Beispiel zeigt: [[Physiologischer Brennwert|Brennwert]] 210 kJ/100 g (50 kcal/100 g).

== Wortherkunft ==
Das Wort stammt von französisch: '''Calorie''', wovon sich auch das Einheitszeichen ableitet. Abgeleitet ist es aus {{laS|''calor''}} (Wärme).<ref>{{Internetquelle |url=http://www.duden.de/rechtschreibung/Kalorie |titel=Duden |werk=duden.de |zugriff=2016-08-12}}</ref>

== Definitionen ==
Im Prinzip beziehen sich alle Definitionen der Kalorie auf die Wärmemenge, die benötigt wird, um eine bestimmte Masse Wasser, 1&nbsp;Gramm bzw. 1&nbsp;Kilogramm, um 1&nbsp;Kelvin zu erwärmen, also die spezifische Wärmekapazität von Wasser. Dieser Wert ist allerdings deutlich [[Temperaturabhängigkeit|temperaturabhängig]]; daneben hängt er auch vom [[Luftdruck|Umgebungsdruck]] sowie der Art des verwendeten Wassers (chemische [[Stoffreinheit|Reinheit]], [[Isotopenverhältnis|Isotopenzusammensetzung]]) ab.

[[Eigenschaften des Wassers|Flüssiges Wasser]] hat ein Minimum der spezifischen Wärmekapazität bei etwa 30–50&nbsp;°C von knapp 4,18 kJ/(kg·K), bei 0&nbsp;°C und 100&nbsp;°C sind es jeweils um die 4,22 kJ/(kg·K).<ref>[http://www.chemgapedia.de/vsengine/vlu/vsc/de/ch/1/pc/pc_02/pc_02_01/pc_02_01_04.vlu/Page/vsc/de/ch/1/pc/pc_02/pc_02_01/pc_02_01_22.vscml.html Mittlere, molare Wärmekapazität], ChemgaPedia</ref> 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 Erwärmung von Wasser von 0&nbsp;°C auf 1&nbsp;°C gebräuchlich, also ein recht hoher Wert von etwa 4,22&nbsp;kJ pro Kilogrammkalorie; später war eine Normung der Grammkalorie auf exakt 42 Millionen [[Erg (Einheit)|erg]], entsprechend 4,2&nbsp;J, im Gespräch.<ref name="nutrition.org" />

Der internationale Standard [[ISO 80000]]-5 listet wie sein Vorgänger [[ISO 31]]-4 noch 3 Definitionen der (Gramm-)Kalorie im Anhang B, missbilligt aber deren Gebrauch:
; 15-°C-Kalorie cal<sub>15</sub>: Die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1&nbsp;g luftfreies Wasser bei einem konstanten [[Druck (Physik)|Druck]] von 1013,25&nbsp;hPa (dem Druck der [[Standardatmosphäre]] auf Meereshöhe) von 14,5&nbsp;°C auf 15,5&nbsp;°C zu erwärmen.
: Ein exakter Wert hierfür ist nicht vorgesehen; als Näherungswert wird 1&nbsp;cal<sub>15</sub>&nbsp;≈&nbsp;4,1855&nbsp;J angegeben, mit einer Unsicherheit von ±0,5&nbsp;mJ.
; Internationale-Tafel-Kalorie cal<sub>IT</sub>: „IT“ steht für „International (Steam) Table“ („internationale (Wasserdampf-)Tabelle“). Die Internationale-Tafel-Kalorie wird mit exakt 1&nbsp;cal<sub>IT</sub>&nbsp;=&nbsp;4,1868&nbsp;J definiert.
: Dieser Wert war 1956 auf der 5. [[International Association for the Properties of Water and Steam|internationalen Konferenz über Eigenschaften von Wasserdampf]] in London festgelegt worden. Er wurde unter anderem deshalb gewählt, weil die Ziffernfolge ohne Rest durch 18 teilbar ist und somit Umrechnungen in Wärmemaße, die wie die [[British thermal unit|Btu]] auf [[Grad Fahrenheit|°F]] basieren, erleichtert waren.<ref>[http://www.sizes.com/units/calorie.htm Calorie], sizes.com</ref>
: Die Internationale-Tafel-Kalorie wird oft mit der ''internationalen Kalorie'' cal<sub>int</sub> verwechselt, die 1929 auf einer Vorgängerkonferenz (unter dem Namen „International Steam Table Conference“) als {{Bruch|860}} einer ''internationalen Wattstunde'' definiert worden war. Einheiten mit dem Vorsatz »international« beziehen sich auf alte Definitionen von [[Ohm]] und [[Ampere]] bzw. [[Volt]], die praxisnäher, aber unabhängig von [[Meter]] und [[Kilogramm]] waren und sich deshalb mit zunehmender Messgenauigkeit von den entsprechenden „absoluten“ Einheiten unterschieden haben. Bei der Reproduktion der Einheiten mit neueren technischen Mitteln sind zudem verschiedene nationale „internationale“ Einheiten entstanden. Mit den 1948 von der 9. [[Generalkonferenz für Maß und Gewicht]] festgestellten mittleren Werten für das internationale Ohm und Volt von 1,00049&nbsp;Ω bzw. 1,00034&nbsp;V<ref>[http://www.kayelaby.npl.co.uk/units_and_fundamental_constants/1_1/1_1_2.html Realization of SI units], Kaye and Laby Online</ref> ergibt sich 1&nbsp;cal<sub>int</sub>&nbsp;≈&nbsp;4,18684&nbsp;J; die häufig genannten 4,18674&nbsp;J beziehen sich auf die US-amerikanischen internationalen Einheiten (1,000495&nbsp;Ω und 1,000330&nbsp;V<ref>[http://www.archive.org/details/electricalengine007741mbp Electrical Engineers Handbook Electric Power], Harold Pender, William A. Del Mar, 1949</ref>).
; Thermochemische Kalorie cal<sub>th</sub>: Die thermochemische Kalorie (auch ''definierte'' oder ''Rossini-Kalorie'' genannt) wird mit exakt 1&nbsp;cal<sub>th</sub>&nbsp;=&nbsp;4,184&nbsp;J definiert. Dieser Wert basiert auf dem früher in [[Thermochemie|thermochemischen]] Arbeiten in den USA gebräuchlichen Wert von 4,1833 ''internationalen Joule'', umgerechnet mit den US-amerikanischen internationalen Einheiten, und ist so ursprünglich vom [[National Bureau of Standards]] definiert worden.<ref name="fao.org">[http://www.fao.org/docrep/meeting/009/ae906e/ae906e17.htm The Adoption of Joules as Units of Energy], Food and Agriculture Organization of the United Nations</ref>
: Auf Basis der thermochemische Kalorie wurde auch das [[TNT-Äquivalent]] definiert, mit der die freigesetzte Energie von [[Kernwaffe]]n angegeben wurde. 1 Kilogramm TNT = 1000 kcal<sub>th</sub> = 4184&nbsp;kJ
; Mittlere Kalorie cal: Die mittlere Kalorie entspricht dem 100. Teil der Wärmemenge, die erforderlich ist, um 1 Gramm Wasser bei einem Atmosphärendruck von 1013&nbsp;hPa von 0&nbsp;°C auf 100&nbsp;°C zu erwärmen. Der daraus abgeleitete Wert von 1 cal = 4,1897 J (für 1&nbsp;kg Wasser 1&nbsp;kcal = 4,1897&nbsp;kJ) definiert daher die mittlere spezifische [[Wärmekapazität]] von Wasser zu 4,1897 kJ/(kg·K) über den Temperaturbereich, in dem es flüssig ist.<ref>Peter Kurzweil: Das Vieweg Einheiten-Lexikon.Vieweg:Braunschweig 1999, S. 67</ref>

Weitere gebräuchliche Definitionen beziehen sich auf die spezifische Wärmekapazität von Wasser bei 4&nbsp;°C ([[Dichteanomalie|Maximum der Dichte]]; ungefähr 4,204&nbsp;J) oder 20&nbsp;°C (Bezugstemperatur für flüssige Lebensmittel in der EU;<ref>{{CELEX|01975L0106-20040501|Richtlinie 75/106/EWG des Rates vom 19. Dezember 1974 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Abfüllung bestimmter Flüssigkeiten nach Volumen in Fertigpackungen|format=PDF}}</ref> ungefähr 4,182&nbsp;J); auch andere Bezugspunkte im Bereich typischer Labortemperaturen waren üblich.

Die [[Internationale Union für Ernährungswissenschaften]] (IUNS) hat einen Wert von exakt 4,182&nbsp;J beschlossen.<ref name="fao.org" />

== Verwendung ==
Das Wort „Kalorie“ kann sich auf eine Kalorie (1&nbsp;cal) oder verkürzend, streng genommen falsch, auf eine Kilokalorie (1&nbsp;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 Erwärmung von einem Gramm beziehungsweise einem Kilogramm Wasser um ein [[Grad Celsius]] beziehen. Eindeutig ist in der Praxis jedoch die Bezeichnung „Kilokalorie“ für 1000 Grammkalorien, analog zu den [[Vorsätze für Maßeinheiten|Vorsätzen]] für [[SI-Einheit]]en.

Früher wurde die [[Leistung (Physik)#Einheiten|Leistung]] von [[Ofen|Öfen]] oder [[Heizungsanlage]]n nicht in [[Watt (Einheit)|Watt]], sondern in kcal/h angegeben.

=== Verwendung in der Physik ===
In der Physik ist die Kalorie nach der Einführung des [[CGS-Einheitensystem|CGS-Systems]] eindeutig als Grammkalorie festgelegt. Obwohl die [[Wärmemenge]] durch die CGS-Einheit der Energie, [[Erg (Einheit)|Erg]], und auch das [[Joule]] aus dem parallelen praxisnahen [[Elektromagnetisches CGS-Einheitensystem|elektromagnetischen System]] (basierend auf [[Ohm]] und [[Volt]]) ausgedrückt werden konnte, bestand vielfach der Wunsch, eine spezielle Einheit der Wärmemenge zu behalten, die auf der [[Spezifische Wärmekapazität|spezifischen Wärmekapazität]] von Wasser beruht. [[Wasser]] hat schon bei der Entscheidung für das CGS-System und gegen ein System mit [[Meter]] statt Zentimeter als [[Basiseinheit]] der [[Länge (Physik)|Länge]] eine entscheidende Rolle gespielt, weil damit seine Dichte in den Basiseinheiten annähernd 1 beträgt.<ref>[http://www.archive.org/stream/reportofbritisha74brit#page/n321/mode/1up 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</ref> Unklar war um 1900 zunächst die Namensgebung und die genaue Definition für 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.<ref>[http://www.archive.org/stream/reportannualmee12sciegoog#page/n177/mode/1up 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</ref><ref>[http://www.archive.org/stream/reportscommitte00smitgoog#page/n590/mode/1up Twenty-Third Report – Liverpool, 1896], in: Reports of the Electrical Standards Committee of the British Association, Cambridge 1913, Seite 539</ref>

Spätere [[Normung|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 Nährwertangabe ===
Oft wird insbesondere der [[Physiologischer Brennwert|physiologische Brennwert]] von [[Lebensmittel]]n nach wie vor zusätzlich zur Angabe in Kilojoule in Kilokalorien angegeben; die [[EG-Richtlinie|EU-Richtlinie]] zur [[Nährwertkennzeichnung]] schrieb seit 1990 eine Angabe sowohl in kJ als auch in kcal vor.<ref>{{CELEX|01990L0496-20040109|Richtlinie 90/496/EWG des Rates vom 24. September 1990 über die Nährwertkennzeichnung von Lebensmitteln|format=PDF}}</ref> Andererseits müssen in der [[Wirtschaft]] und im öffentlichen [[Gesundheitswesen]] der [[Europäische Union|EU]] stets die SI-Einheiten verwendet werden; gegenüber zusätzlich angegebenen anderen Einheiten müssen sie hervorgehoben sein. Insbesondere darf eine Angabe in kcal nicht in größerer Schrift gesetzt sein.<ref name="ewg-71-354">{{CELEX|01980L0181-20090527|Richtlinie 80/181/EWG des Rates vom 20. Dezember 1979 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Messwesen und zur Aufhebung der Richtlinie 71/354/EWG|format=PDF}}</ref>

Seit dem 1. Januar 2010 muss der Brennwert eines Lebensmittels in der EU einheitlich in kJ bezogen auf eine bestimmte Menge – z.&nbsp;B. in kJ/100&nbsp;g – angegeben werden, wobei die zusätzliche Angabe des Brennwerts in kcal unbefristet zulässig ist. Eine Frist zur Abschaffung der zusätzlichen Verwendung der kcal als Einheit im Warenverkehr mit Lebensmitteln war zunächst auf Anfang 1990 festgelegt und dann auf Anfang 2000 verlängert worden;<ref>{{EG-RL|1989|617|format=PDF}} des Rates vom 27. November 1989 zur Änderung der Richtlinie 80/181/EWG zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Messwesen</ref> die letzte Verlängerung bis Ende 2009 sowie die komplette Abschaffung der Frist wird mit Handelshemmnissen beim Export in Drittländer begründet.<ref>{{EG-RL|1999|103|format=PDF}} des Europäischen Parlaments und des Rates vom 24. Januar 2000 zur Änderung der Richtlinie 80/181/EWG zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Messwesen</ref><ref>{{EG-RL|2009|3|format=PDF}} des Europäischen Parlaments und des Rates vom 11. März 2009 zur Änderung der Richtlinie 80/181/EWG des Rates zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Messwesen</ref> Von Anfang 1978 (dem Ende der Übergangsfrist der Vorläuferrichtlinie<ref>{{EG-RL|1971|354|format=PDF}} des Rates vom 18. Oktober 1971 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über die Einheiten im Messwesen</ref>) bis Ende September 1981 (dem Inkrafttreten der vorhergehenden Richtlinie<ref name="ewg-71-354" />) war die Verwendung der Kalorie in der EU unzulässig.

Umgangssprachlich werden oft Nährwertangaben in Kilokalorien fälschlich als „Kalorien“ bezeichnet. In den USA ist bei Nährwertangaben die Bezeichnung ''Calorie'' für Kilokalorien auch offiziell zulässig.<ref name="nutrition.org">[http://jn.nutrition.org/cgi/content/full/136/12/2957 History of the Calorie in Nutrition], American Society for Nutrition</ref>

Der empfohlene Tagesbedarf für erwachsene Menschen variiert abhängig von Geschlecht und Alter. Durchschnittlich liegt er etwa bei 8–13 MJ (2–3 Mcal / 2.000–3.000 Kilokalorien), während aktive Hochleistungssportler auch ohne Weiteres das Doppelte benötigen können.<ref>ellviva.de: [http://www.ellviva.de/Gesundheit/Kalorienverbrauch-Schlaf.html Kalorienverbrauch und guter Schlaf]</ref>

Die österreichische [[Schwerarbeitsverordnung]] definiert schwere körperliche Arbeit u.&nbsp;a. so, wenn bei einer achtstündigen Arbeitszeit von Männern mindestens 8.374 Kilojoule (2.000 Kilokalorien) und von Frauen mindestens 5.862 Kilojoule (1.400 Kilokalorien) verbraucht werden ({{§|1|Schwerarbeitsverordnung|RIS-B|DokNr=NOR40153278}}&nbsp;Abs.&nbsp;1&nbsp;Z&nbsp;4&nbsp;Schwerarbeitsverordnung).

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Veraltete Einheit (Physik)]]
[[Kategorie:Energieeinheit]]