![1 kcal あたりのジュール(J)は?](https://i0.wp.com/entropy.jp/wp-content/uploads/2024/12/エントロピー-726.jpg?fit=640%2C400&ssl=1)
1 kcal は何ジュールか?
1 kcal(キロカロリー)は 4184 J(ジュール)に相当する。これは、水1 kg の温度を 1℃ 上昇させるために必要な熱エネルギー量を示す。
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カロリーの歴史と概念の発展
カロリー(calorie)という概念の登場
フランスの科学者アントワーヌ・ラヴォアジエは、フロギストン説を否定し、燃焼と熱の関係を科学的に説明した。しかし、熱を説明する新たな概念として「カロリック(caloric)説」が登場した。
カロリックとはラテン語で「熱」を意味し、当時は目に見えない流体のようなものと考えられていた。
ラヴォアジエの死後、フランスでは彼の理論をもとにしたメートル法が採用された。その後、誰かが水 1 kg の温度を 1℃ 上昇させるために必要な熱エネルギー量を「カロリー(calorie)」と定義した。この概念が広まり、1 kg の物質に適用されると「キロカロリー(kcal)」が使われるようになった。
ジュールによる熱エネルギーの統一
ジェームズ・プレスコット・ジュールの実験
19世紀に入り、イギリスの物理学者ジェームズ・プレスコット・ジュールは、熱とエネルギーの関係を明らかにする実験を行った。彼は、機械的な仕事(運動エネルギー)を熱エネルギーに変換できることを示し、エネルギー保存の法則を確立した。
この発見により、カロリーという概念は物理学的に置き換えられ、熱エネルギーはジュール(J)という単位で測るようになった。
カロリーとジュールの換算式
現在、国際単位系(SI単位系)では、エネルギーの単位として ジュール(J) が正式に採用されている。カロリーとの換算関係は以下の通り。
1kcal=4184 J
また、1 cal(小カロリー)は、4.184 J となる。
1cal=4.184 J
この換算式を使えば、食品のエネルギー量や運動時のエネルギー消費量を SI単位系で統一できる。
実生活での応用
食品のカロリー表記とジュール
現在、多くの国では食品のエネルギー量を kcal で表記するが、一部の国(オーストラリア、ニュージーランドなど)では kJ(キロジュール)を用いる。
ジュールへの換算方法は以下の通り。
1kcal=4.184kJ
例えば、200 kcal の食品エネルギーをジュール単位で表すと
200 kcal × 4.184 = 836.8kJ
簡単な計算問題と解答
問題 1
食品のエネルギーが 500 kcal の場合、これは何ジュール(J)に相当するか?
解答:
500×4184=2,092,000 J=2.092×106 J
問題 2
運動によって 300 kJ のエネルギーを消費した場合、これは何 kcal に相当するか?
解答:
300kJ÷4.184=71.7kcal
問題 3
1 cal は何ジュールか?
解答:
1cal=4.184 J
まとめ
カロリー(cal)は歴史的に熱エネルギーを表すために使用されたが、現在では SI単位系に基づきジュール(J)が正式な単位として採用されている。
食品のエネルギーや運動時の消費エネルギーを理解するためには、カロリーとジュールの換算を知っておくと便利である。
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