在科学计量中,卡路里(cal)与焦耳(J)都是能量的度量单位。无论是在物理、化学还是生物学科中,焦耳始终是国际单位制中用于表达能量的基础单位。
在日常生活中特别是在营养学领域,我们更习惯使用卡路里来表示食物所含的热量。这种单位制因其直观性和与日常生活场景的紧密联系而被广泛采用。
焦耳这个单位,虽然在离校后较少被提及和使用,但在国际单位制中仍保持着其重要性。各种不同单位的存在,在现实生活同承担着度量能量的职责,使得我们能以不同的方式理解和使用能量。
在日常生活的情景中,我们通常接触到的能量度量单位主要包括油、电、气以及食物。对于食物的能量,大家更倾向于使用卡路里这一单位;而给车辆加油时,我们则直接使用容积升(L)作为油的单位。在电力消耗上,我们用度(千瓦·时)来衡量大功率电力的消耗,其背后对应的是焦耳这一单位;对于小电池的能量,我们则用毫安时(mAh)来表示,气的单位则是立方米。
卡路里这一单位的历史可追溯至1820年左右,而焦耳则是在1840年左右被引入。卡路里最初并非作为能量单位提出,而是作为一个热量单位被设计出来。它是以提高1克水1摄氏度所需热量来定义的。
在营养学中,我们衡量食物所含能量时常用卡路里这一单位,因为它与我们的日常经验紧密相连。在热与功的关系研究中,焦耳发挥了关键作用。热功当量的测定使得人们认识到热与力的转换遵循固定规律。
为了纪念这一发现,科学家将1牛·米定义为1焦耳,并在1948年被确立为宏观物理中唯一表示能量的单位。虽然焦耳在物理学上的应用得到了肯定,但在日常生活中,卡路里因其与水的紧密联系而更具实用性。
虽然物理学上有很多单位是基于水来定义的,这显示了水在科学研究中的重要性。在热和功的转换关系中,焦耳因其更广泛的适用性而被选为国际标准中的唯一能量单位。这也就是为什么即使在生物学领域衡量食物中的热量时,我们也使用焦耳而非卡路里。
尽管如此,卡路里在日常生活中的实用性不可忽视。特别是在与水密切相关的场景中,卡路里因其直观性和易理解性而被广泛采用。而焦耳虽然在物理学研究中占据重要地位,但在某些只需关注热量而不涉及力做功的场合,如工程领域燃料的热值标识,卡路里的使用仍然很常见。