Kalorie
Kalorie (von lat. calor, Wärme) ist eine seit dem 1. Januar 1978 nicht mehr zulässige Einheit der Energie, insbesondere der Wärmemenge W. Sie wurde durch das Joule abgelöst. Das Einheitenzeichen der Kalorie ist cal. Trotz der Umstellung auf Joule werden Brennwerte von Nahrungsmitteln nach wie vor in Kalorien bzw. Kilokalorien angegeben.
Bei Lebensmitteln wird, besonders in der Werbung, fälschlich oft von Kalorien gesprochen, obwohl Kilokalorien (kcal) gemeint sind.
Definition
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Während die SI-Einheit Joule stets denselben, eindeutigen Wert besitzt, wurden unterschiedliche Werte für den Betrag einer Kalorie festgelegt. Diese sind teilweise als Messergebnis definiert, wie zum Beispiel:
- die Wärmemenge, die bei normalem atmosphärischen Druck von 1013,25 hPa benötigt wird, um 1 Gramm Wasser von 14,5 °C auf 15,5 °C zu erwärmen,
- die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 Gramm Wasser von 4 °C auf 5 °C zu erwärmen,
- die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 Gramm Wasser von 19,5 °C auf 20,5 °C zu erwärmen,
- die durchschnittliche Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 Gramm Wasser zwischen 0 °C und 100 °C um 1 Kelvin zu erwärmen.
Andere Definitionen geben den Zahlenwert im Verhältnis zu einer anderen Maßeinheit an:
- Im Jahr 1929 wurde auf der International Steam Table Conference in London eine Internationale Kalorie als 1/860 einer Internationalen Wattstunde definiert. Mit der Einführung des absoluten Einheitensystems für elektrische Maßeinheiten änderte sich dieser Wert auf 1/859,858 Wattstunden (etwa 4,18674 J)
- Die thermochemische Kalorie wurde 1953 vom National Bureau of Standards der Vereinigten Staaten als 4,184 J definiert,
- Auf der Fifth International Conference on the Properties of Steam 1956 in London wurde eine Internationale Kalorie als 4,1868 J festgelegt. Die Zahl wurde gewählt, weil sie einfach durch 9 teilbar war und somit Umrechnungen zwischen den kg - °C- und Btu/Pound - °F-Systemen erleichterte.
Umrechnung
Hier die Umrechnung Kalorie in Joule und zurück für die wichtigsten Definitionen:
- 1 calINT
- = 4,1867 J (1 J = 0,23885 calIT)
- 1 calth
- = 4,184 J (1 J = 0,23901 calth)
- 1 cal15
- = 4,18580 J (1 J = 0,23890 cal15)
Beispiele
Eine Kilokalorie entspricht der Menge an Energie, die notwendig ist, um ein Kilogramm Wasser um ein Grad Celsius zu erwärmen.
Somit dient dieser Wert auch als feste Konstante = Wärmekoeffizient (K-Wert) in der Wärmelehre Wasser = 4,19 K
Beispiel: 1 Liter Mineralwasser mit einer Temperatur von 7 °C zu trinken (also auf 37 °C zu erwärmen) bedeutet für den Körper einen Energieaufwand von exakt 30 Kilokalorien (kcal) oder 125,6 kJ oder 0,035 kWh
Brennwert Beispiel: Der Brennwert einer Tafel Schokolade (530 Kilokalorien) würde ausreichen, um 530 Liter Wasser um 1 °C zu erhitzen
Anwendung in der Ernährungslehre
In der Ernährungslehre wurde früher die Kalorie zur Angabe des Brennwerts von Lebensmitteln verwendet, heute dagegen hauptsächlich Joule. In Tabellen findet man oft beide Angaben.
Oft wird im Ernährungsbereich fälschlicherweise die Bezeichnung "Kalorie" anstelle von "Kilokalorie" benutzt. So meint man mit der Aussage: "Ein Gramm Fett enthält 9,3 Kalorien" eigentlich 9,3 kcal, also 9300 Kalorien. Dieses rührt wahrscheinlich von der Definition einer "Kilogramm Kalorie" (kilogramm calorie, Einheitenzeichen C) im amerikanischen Raum her. Diese Einheit ist dort jedoch auch veraltet. Möglich ist auch eine Sprachänderung durch Verkürzung (Auslassung des ersten Teils), die dadurch zustande kam, dass "Kilo" nicht mehr als Modifikator der Maßeinheit wahrgenommen wurde und "Kalorie" werbewirksamer ist als "Kilokalorie".
Kalorienverbrauch
Diejenige Energiemenge, die der Körper pro Tag bei völliger Ruhe zur Aufrechterhaltung seiner Funktion benötigt, wird als Grundumsatz bezeichnet und beträgt ca. 70 kcal/h (Etwa eine kcal/h pro kg Körpergewicht).
Kalorienverbrauch bei verschiedenen Tätigkeiten:
| Tätigkeiten | Verbrauch in kcal/h |
|---|---|
| Liegen | 68 |
| Sitzen (mit anlehnen) | 71 |
| Sitzen | 72 |
| Stehen (unanstrengend) | 75 |
| Stehen (straff) | 78 |
| Gehen (eben - ca. 3,6 km/h) | 210 |
| Gehen (eben - ca. 6 km/h) | 350 |
| Fahrradfahren (mit ca. 15 km/h) | 380 |
| Schwimmen | 640 |
| Joggen | 750 |
Kalorientabelle
| Grundkomponenten (100 g) | Brennwert in kcal |
|---|---|
| Kohlenhydrate -1 | 410 |
| Protein | 410 |
| Fett | 930 |
| Alkohol (Ethanol) | 710 |
| Säuren (organisch) -z. B. Essigsäure | 300 |
-1: Zucker, Fruchtzucker, Stärke
| Nahrungsmittelkategorien (100 g) | Brennwert in kcal |
|---|---|
| Brot | 190 - 250 |
| Nudeln, Reis | 350 |
| Kartoffeln, Mais, Bohnen, Linsen (trocken) | 75 - 95 |
| Gemüse (roh) | 25 - 40 |
| Fleisch (roh) | 100 - 170 |
| Fisch (roh) | 80 - 200 |
| Hühnerei | 150 |
| Öle | 820 - 910 |
| Bienenhonig | 332 |
| Kakao (schwach entölt) | 450 |
| Milch (abhängig vom Fettgehalt) | 46 - 64 |
| Cola/Limonade | 45 - 60 |
| Fruchtsaft | 40 - 55 |
| Obst/Beeren | 45 - 65 |
| Banane | 95 |
| Nüsse | 500 - 630 |
| Knabbereien | 400 - 500 |
| Kuchen | 300 - 450 |
| Vollmilchschokolade | 560 |
| Fruchtgummi (Gummibärchen) | 300 - 350 |
Hinweis: Die Schwankungen der kcal innerhalb einer Kategorie sind teilweise noch wesentlich größer. Es handelt sich hierbei um einen groben Überblick, bezogen auf gängige Lebensmittel. Beachtet werden muss außerdem, dass der Brennwert teilweise auf Grund der Herstellung, Verarbeitung und Reifegrad der Naturprodukte stark schwanken kann.
Kalorienverbrauch als Wohlstandsindikator
Durch den Kalorienverbrauch pro Kopf lässt sich ermitteln, wie gut z.B. die Ernährungslage in einem Land ist. Deshalb ist der Kalorienverbrauch ein Wohlstandsindikator zur Klassifizierung von Entwicklungsländern.
Negative Kalorien
Von manchen Lebensmitteln wird behauptet, sie hätten negative Kalorien, d. h. bei ihrem Verzehr würde der Körper mehr Energie für die Verdauung verbrauchen als er aus ihnen aufnimmt. Je mehr man also äße, desto mehr nähme man ab. Diese Eigenschaft wird vor allem diversen Obst- und Gemüse-Sorten zugesprochen, etwa Äpfeln, Spargel oder einigen Kohlsorten.
Wenngleich dieses theoretisch denkbar wäre, so gibt es jedoch keine seriösen wissenschaftlichen Studien, die darauf hindeuten. Es ist vielmehr zu vermuten, dass der Verzehr dieser Lebensmittel ebenfalls dem Körper mehr Energie zuführt als er ihm abverlangt; es kann aber zu „gefühlten“ negativen Kalorien dadurch kommen, dass diese Lebensmittel andere, energiereichere Lebensmittel ersetzen und dadurch der ohnehin vorhandene Grundumsatz die aufgenommenen Kalorien überwiegt.