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Kalorie

Die Kalorie (cal) ist eine veraltete Maßeinheit für Energien; die heute normalerweise zu verwendende Energieeineinheit gemäß dem SI-Einheitensystem ist das Joule. Jedoch sind Angaben in Kalorien immer noch verbreitet, insbesondere für chemische Energie z. B. in Nahrungsmitteln, quantifiziert als physiologischer Brennwert.

Häufig entsteht die Gefahr einer Verwirrung, weil die z. B. für Nahrungsmittel erlaubten Angaben eigentlich immer in Kilokalorien (kcal) gemacht werden müssen, trotzdem aber oft im umgangssprachlichen Bereich (teils sogar in Fachpublikationen) das "Kilo" (Faktor 1000!) weggelassen wird. Teils spricht man auch von "kleiner Kalorie" (cal) und "großer Kalorie" (kcal). Im Englischen gilt die Calorie (großgeschrieben) als Kilokalorie.

Eine Kalorie wurde ursprünglich definiert als die Wärmemenge, die einem Gramm luftfreiem Wasser zugeführt werden muss, um es um ein Kelvin zu erwärmen; das sind knapp 4,2 J. Die Definition basiert also auf der spezifischen Wärmekapazität von Wasser. Genau genommen gibt es diverse Definitionen, betreffend die genauen Umstände wie Temperatur und Druck, wobei insbesondere unterschiedliche Temperaturen (z. B. Erwärmung von 0 °C auf 1 °C oder z. B. von 14,5 °C auf 15,5 °C) zu deutlich unterschiedlichen Werten führen. Dies ist ein zusätzlicher Nachteil der veralteten Einheit. Gebräuchlich sind insbesondere folgende Varianten der Kalorie:

• 1 cal_th = 4,184 J (thermochemische Kalorie)
• 1 cal_IT = 4,1868 J (gemäß der "International (Steam) Table")
• 1 cal₁₅ = 4,1855 J (15-°C-Kalorie)

Vor allem im angelsächsischen Bereich mit seiner generellen Tendenz zur Weiterbenutzung veralteter Maßeinheiten wird die Kalorie häufig auch noch für Wärmemengen im technischen Bereich verwendet, neben anderen Einheiten wie British Thermal Unit (BTU). Beispielsweise kann man die Wärmeleistung einer Heizungsanlage in kcal/h (Kilokalorien pro Stunde) angeben; 1 kcal/h = 4,19 kJ / 3600 s = 1,16 W. Häufig kommen dann auch größere Einheiten wie z. B. Mcal (Megakalorien) vor.

Kalorienangaben für Nahrungsmittel (in der EU immer vorgeschrieben in Kilokalorien) beziehen sich nicht auf den physikalisch/chemischen Energiegehalt der Lebensmittel, sondern auf den physiologischen Brennwert. Dieser ist deutlich kleiner als der physikalische Brennwert, weil der Rest-Brennwert der entstehenden Exkremente abgezogen wird, um zu berücksichtigen, dass der Körper gewisse Stoffe nicht oder nur unvollständig umsetzen kann. Für manche unverdaulichen Substanzen wie z. B. Kohle ergibt sich so sogar ein physiologischer Brennwert von null. Kaum ein Unterschied zwischen physiologischem und physikalischem Brennwert ergibt sich dagegen für gut verdauliche Kohlenwasserstoffe (mit ca. 4 kcal/g bzgl. 17 kJ/g) und Fette (9 kcal / g = 37 kJ/g).

Ein erwachsener Mensch benötigt bei moderater körperlicher Aktivität in 24 Stunden rund 10 bis 13 MJ, entsprechend ca. 2400 bis 3100 kcal. Der geringere Wert von 10 MJ in 24 h entspricht einer Leistung von ca. 116 W oder 100 kcal/h.

Die Einheit "Kalorimeter" steckt noch in manchen anderen Begriffen; einige Beispiele:

• Ein Kalorimeter ist ein Messgerät für Wärmemengen.
• Das Adjektiv kalorisch bedeutet oft die Wärme betreffend; beispielsweise ist ein kalorisches Kraftwerk in Wärmekraftwerk, und die Kalorische Theorie ist eine (längst überholte) physikalische Theorie der Wärme. Es kann sich aber auch auf Energien von Nahrungsmitteln beziehen, etwa bei kalorischer Nährwert.