Caloría

El término caloría (símbolo: cal) es el nombre de varias unidades de energía basadas en la capacidad térmica específica del agua.[1][2] Como existen varias unidades con el nombre caloría, expresar una magnitud como «X calorías» deja ambigua la unidad empleada. Más aún, todas las variantes de la caloría son unidades incoherentes con los sistemas de unidades en uso (es decir, no tienen una relación natural con ninguna otra unidad básica en uso, sino que todas la variantes de la caloría requiere de factores de conversión arbitrarios). Por lo anterior, en vez de la caloría debe emplearse el julio (símbolo: J) y los múltiplos y submúltiplos del mismo.[3][4]

Una bebida energética de 710 mililitros (24 onzas líquidas estadounidenses) con 330 kilocalorías

Por razones históricas, se utilizan ampliamente dos definiciones principales de calorías . La caloría pequeña o caloría gramo (usualmente denotada cal) es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado Celsius (o kelvin).[5] [6] La gran caloría, caloría alimentaria o kilocaloría ( Cal, Caloría o kcal), más utilizada en nutrición,[7] es la cantidad de calor necesaria para provocar el mismo aumento en un kilogramo de agua.[8] Por lo tanto, 1 kilocaloría (kcal) = 1000 calorías (cal). Por convención en la ciencia de los alimentos, la caloría grande se llama comúnmente Caloría (algunos autores con una C mayúscula para distinguirla de la unidad más pequeña).[9] En la mayoría de los países, las etiquetas de los productos alimenticios industrializados deben indicar el valor energético nutricional en calorías (kilo o grandes) por ración o peso.

En física y química la palabra caloría y su símbolo suelen referirse a la unidad pequeña; la grande se denomina kilocaloría. Sin embargo, esta unidad no forma parte oficialmente del sistema métrico (SI), y se considera obsoleta,[2] habiendo sido sustituida en muchos usos por la unidad de energía del SI, el joule (J).[10]

La equivalencia exacta entre calorías y julios ha variado a lo largo de los años, pero en termoquímica y nutrición ahora se asume generalmente que una caloría (pequeña) (caloría termoquímica) equivale exactamente a 4,184 J, y por lo tanto una kilocaloría (una caloría grande) es 4184 J, o 4,184 kJ.[11][12]

La caloría se relaciona directamente con el sistema métrico y, por lo tanto, con el sistema SI. Se ha considerado obsoleto dentro de la comunidad científica desde la adopción del sistema SI, pero todavía se utiliza de alguna manera.[7] La unidad de energía del SI es el julio (J). Una caloría se define exactamente como 4.1868 J (definición de la Tabla Internacional que se utiliza generalmente en la literatura con el cálculo de las propiedades del agua y del vapor de agua) o como 4.184 J (definición termoquímica que se utiliza generalmente con otros fluidos y mezclas). Por tanto, una kilocaloría es igual a 4186.8 J (4184 J) o bien 4.1868 kJ (4.184 kJ).[11][12]

Definiciones

La definición más exacta de la caloría es la cantidad de calor (que es una forma de energía) necesaria para producir un incremento de temperatura de 1 °C en una muestra de agua con una masa de 1 g desde 14,5 °C hasta 15,5 °C; también se le llama «caloría-gramo» y «caloría pequeña».[13]

Una variante empleada en el estudio de la nutrición era sustituir la cantidad de agua referida por 1 kg; esta era la primera fuente de ambigüedad. A estas variantes basadas en el kilogramo se les llama «caloría-kilogramo», «kilocaloría», «caloría grande» o «Caloría» (símbolo: Cal; nótese la «C» mayúscula).[cita requerida]

La segunda fuente de ambigüedad fue que la capacidad térmica específica del agua no es constante, sino que depende de la temperatura y la composición isotópica, lo que se arregló fijando la temperatura a que se había de medir, como se mostró en la definición inicial de este apartado.

Existen varias definiciones mutuamente incompatibles. Algunas de ellas se listan a continuación. Los factores de conversión exactos se muestran en negritas; los que no se muestran en negritas son aproximaciones. Datos publicados por el NIST en 2008.[4]

Variante
Caloría de la Tabla Internacional
sobre las Propiedades del Vapor		4,1868 J
Caloría termoquímica4,1840 J
Caloría media4,19002 J
Caloría (15 °C)4,18580 J
Caloría (20 °C)4,18190 J

Origen

La caloría fue definida por primera vez por el profesor Nicolas Clément en 1824 como una caloría-kilogramo y así se introdujo en los diccionarios franceses e ingleses durante el periodo que va entre 1842 y 1867.

La caloría surgió como consecuencia de la teoría del calórico: se suponía que la transmisión de calor se producía por el paso de un cierto fluido (el calórico) de un cuerpo a otro. Esa cantidad de calórico se mediría en calorías. Descartada la teoría del calórico, y reconocido el hecho físico de que el calor es una manifestación de la energía, se definió la caloría como una unidad de energía del sistema métrico de unidades (y más adelante del sistema Técnico de Unidades).

La caloría "pequeña" (caloría moderna) fue introducida por Pierre Antoine Favre (químico) y Johann T. Silbermann (físico) en 1852. En 1879, Marcellin Berthelot distinguió entre gramo-caloría (caloría moderna) y kilogramo-caloría (kilocaloría moderna). Berthelot también introdujo la convención de escribir el kilogramo-caloría en mayúsculas, como Caloría.

El uso del kilogramo-caloría (kcal) para la nutrición fue introducido al público estadounidense por Wilbur Olin Atwater, profesor de la Universidad de Wesleyan, en 1887.[7]

La caloría moderna (cal) fue reconocida por primera vez como una unidad del sistema cm-g-s (cgs) en 1896, junto a la ya existente unidad de energía del cgs, el erg (sugerido por primera vez por Clausius en 1864, con el nombre de ergio, y adoptado oficialmente en 1882).

Ya en 1928 hubo serias quejas sobre la posible confusión derivada de las dos definiciones principales de la caloría y sobre si la idea de utilizar la mayúscula para distinguirlas era acertada.[14] El uso de la caloría fue oficialmente desaprobado por la novena Conferencia General de Pesas y Medidas en 1948.[15]

Actualmente la caloría no se incluye en el Sistema Internacional de Unidades.

Metabolismo y calorías

La caloría que se empleaba antiguamente en Biología, Medicina y Nutrición, tenía el valor de una kilocaloría, se le asignaba el símbolo «Cal» (con C mayúscula) para diferenciarla de la caloría propiamente dicha, de símbolo cal y a veces se llamaba caloría grande. Esta costumbre se sustituyó en favor de la kilocaloría (kcal) y caloría (cal) , la cual a su vez ahora está presente y como consecuencia de la aplicación de las normas referentes al etiquetado de alimentos,[16] al menos en los países más desarrollados. La información que aparece en las etiquetas es indicativa del valor energético que tiene el alimento en cuestión para una cantidad de alimento prefijada (100 gramos) y suele expresarse en julios (J) y todavía, entre paréntesis, en calorías (cal); poco a poco desaparecerá la kilocaloría de las etiquetas.[cita requerida]

La caloría aún se emplea como unidad de medida de la energía de los alimentos ingeridos y así elaborar dietas adecuadas y a menudo «bajas en calorías» (suelen suponer una reducción de un 30 %)[17] que permitan la pérdida de peso corporal.

En algunos alimentos se habla también de calorías basura (denominadas también como calorías vacías), que son las calorías provenientes de alimentos con muy poco valor nutritivo, como pueden ser los refrescos azucarados o las bebidas alcohólicas.

Nutrición

En un contexto nutricional, el kilojulio (kJ) es la unidad «SI» de energía de los alimentos, aunque comúnmente se utiliza la caloría.[18][19] La palabra caloría se utiliza habitualmente con el número de kilocalorías (kcal) de energía nutricional que se mide.

En Estados Unidos, la mayoría de los nutricionistas prefieren la unidad kilocaloría a la unidad kilojulio, mientras que la mayoría de los fisiólogos prefieren utilizar el kilojulio. En la mayoría de los demás países, los nutricionistas prefieren el kilojulio a la kilocaloría.[20] Las leyes estadounidenses sobre el etiquetado de alimentos exigen el uso de kilocalorías (bajo el nombre de "Calorías"); se permite incluir los kilojulios en las etiquetas de los alimentos junto a las kilocalorías, pero la mayoría de las etiquetas de los alimentos no lo hacen. En Australia, los kilojulios se prefieren oficialmente a las kilocalorías, pero las kilocalorías conservan cierto grado de uso popular.[21] Las leyes australianas y neozelandesas sobre el etiquetado de alimentos exigen el uso de kilojulios; se permite incluir las kilocalorías en las etiquetas además de los kilojulios, pero no es obligatorio.[22] La legislación de la UE sobre el etiquetado de los alimentos exige tanto los kilojulios como las kilocalorías en todas las etiquetas nutricionales, con los kilojulios en primer lugar.[23]

Para facilitar la comparación, las cifras de energía específica o de densidad energética suelen citarse como "calorías por ración" o "kcal por 100 g". Las necesidades nutricionales o el consumo suelen expresarse en calorías o kilocalorías por día.

Los nutrientes alimentarios como las grasas (lípidos) contienen 9 kilocalorías por gramo (kcal/g), mientras que los hidratos de carbono (azúcar) o proteína contiene aproximadamente 4 kcal/g. El alcohol en los alimentos contiene 7 kcal/g.[24] Los nutrientes de los alimentos también suelen citarse "por 100 g".

Química

En otros contextos científicos, el término caloría se refiere casi siempre a la caloría pequeña. Aunque no es una unidad del SI, se sigue utilizando en química. Por ejemplo, la energía liberada en una reacción química por mol de reactivo se expresa ocasionalmente en kilocalorías por mol. Típicamente, este uso se debió en gran medida a la facilidad con la que se podía calcular en las reacciones de laboratorio, especialmente en solución acuosa: un volumen de reactivo disuelto en agua formando una solución, con la concentración expresada en moles por litro (1 litro pesa 1 kilogramo), inducirá un cambio de temperatura en grados centígrados en el volumen total de disolvente de agua, y estas cantidades (volumen, concentración molar y cambio de temperatura) pueden utilizarse entonces para calcular la energía por mol. También se utiliza ocasionalmente para especificar cantidades de energía que se relacionan con la energía de reacción, como la entalpía de formación y el tamaño de las barrera de activacións.[25] Sin embargo, su uso está siendo sustituido por la unidad del SI, el julio, y sus múltiplos como el kilojul.

Otras medidas de energía

La unidad de energía en el SI, que en la mayoría de los países es el sistema legal de unidades, es el julio (J). El BIPM (Buró Internacional de Pesos y Medidas), ISO (Organización Internacional de Normalización) y CIE (Comisión Internacional de Iluminación) recomiendan usar el julio, sus múltiplos y submúltiplos.[3][4]

Otras unidades de medida de energía son:

Véase también

Referencias
  1. Christopher W. Morris (1992) Academic Press Dictionary of Science and Technology. 2432 pages. ISBN 9780122004001
  2. Allison Marsh (2020): "How Counting Calories Became a Science: Calorimeters defined the nutritional value of food and the output of steam generators Archivado el 21 de enero de 2022 en Wayback Machine." Online article on the IEEE Spectrum Archivado el 20 de enero de 2022 en Wayback Machine. website, dated 29 December 2020. Accessed on 2022-01-20.
  3. «El Sistema Internacional de Unidades» Archivado el 15 de febrero de 2018 en Wayback Machine. 8.ª edición, 3.ª edición en español.
  4. «Guide for the Use of the International System of Units (SI)»; edición de 2008.
  5. «Cambridge Dictionary: calorie». Consultado el 9 de noviembre de 2019.
  6. «Definition of calorie noun from the Oxford Advanced American Dictionary». Consultado el 9 de noviembre de 2019.
  7. Hargrove, James L (2007). «Does the history of food energy units suggest a solution to "Calorie confusion"?». Nutrition Journal 6 (44): 44. PMC 2238749. PMID 18086303.
  8. «Definition of Calorie». Merriam-Webster. 1 de agosto de 2017. Consultado el 4 de septiembre de 2017.
  9. Conn, Carole; Len Kravitz. «Remarkable Calorie». University of New Mexico. Consultado el 1 de marzo de 2019.
  10. Bureau International des Poids et Mesures (2019): The International System of Units (SI) Archivado el 20 de enero de 2022 en Wayback Machine., 9th edition.
  11. Bureau International des Poids et Mesures (1998): The International System of Units (SI) Archivado el 20 de enero de 2022 en Wayback Machine., 7th edition.
  12. United Nations Food and Agriculture Organization (2003): "FAO Food and Nutrition Paper 77: Food energy - methods of analysis and conversion factors Archivado el 24 de mayo de 2010 en Wayback Machine.". Accessed on 21 January 2022.
  13. caloría pequeña …
  14. Marks, Percy L. (14 de enero de 1928). «Las dos calorías, Percy L. Marks». Nature 121: 58. S2CID 4068300. Consultado el 9 de noviembre de 2019.
  15. 9ª CGPM, Resolución 3: Punto triple del agua; escala termodinámica con un único punto fijo; unidad de cantidad de calor (joule)., bipm.org.
  16. Directiva 90/496/CEE del Consejo, de 24 de septiembre de 1990, relativa al etiquetado sobre propiedades nutritivas de los productos alimenticios.
  17. HEA/MAFF/DoH. Eight guidelines for a healthy diet. A guide for nutrition educators. Abingdon, Oxon: HEA Customer Services, 1997.
  18. «Mejora de las perspectivas de etiquetado de la energía de los alimentos mediante unidades del SI». Metric Views. UK Metric Association. 24 de febrero de 2012. Consultado el 17 de abril de 2013.
  19. npl.co.uk/reference/measurement-units/si-conventions/ «Convenciones del SI». National Physical Laboratory. Consultado el 8 de febrero de 2016.
  20. Kevin T. Patton; Gary A. Thibodeau (11 de enero de 2017). id=JtDwDQAAQBAJ&pg=PA537 El cuerpo humano en la salud y la enfermedad - E-Book. Elsevier Health Sciences. p. 537. ISBN 978-0-323-40206-4.
  21. au/news-events/news/calorie-kilojoule-difference-convert «Qué diferencia hay entre una caloría y un kilojulio». Queensland Health (en inglés australiano). 21 de febrero de 2017. Consultado el 29 de mayo de 2020.
  22. Health. «Código de normas alimentarias de Australia y Nueva Zelanda - Norma 1.2. 8 - Requisitos de información nutricional». www.legislation.gov.au (en inglés). Consultado el 29 de mayo de 2020.
  23. «Preguntas y respuestas sobre la aplicación del Reglamento (UE) nº 1169/2011 sobre la información alimentaria facilitada al consumidor». Comisión Europea. 31 de enero de 2013.
  24. «Calorías - Grasa, Proteína, Carbohidratos, Alcohol. Calorías por gramo».
  25. Bhagavan, N. V. (2002). Bioquímica médica (en inglés). Academic Press. pp. 76-77. ISBN 9780120954407. Consultado el 5 de septiembre de 2017.

Enlaces externos
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