vignette|Machine à estimer les calories qu'une personne devrait consommer par jour, en Allemagne, en 1932.
La calorie (ou petite calorie, de symbole « cal ») et la kilocalorie (ou grande calorie, de symbole « kcal » ou « Cal ») sont des unités d'énergie, tombées en désuétude en physique et en chimie, mais encore régulièrement utilisées dans des applications grand public, telles que le sport, le bâtiment (isolation thermique), la diététique (où la grande calorie est simplement appelée « calorie »).
La (petite) calorie est définie comme la quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d’un gramme d'eau liquide de sous une pression d'une atmosphère, et vaut environ . Elle n'appartient pas au Système international d'unités, qui lui a préféré le joule. Elle permet par exemple d'évaluer la puissance extraite d'une quantité d'eau en la rafraîchissant à l'aide d'une pompe à chaleur.
Étymologie et histoire La calorie a été définie par le chimiste et physicien Nicolas Clément en 1824, avec une valeur mille fois plus élevée que la définition actuelle. Elle a été proposée et utilisée avant que James Prescott Joule n’établisse l’équivalence chaleur-travail en 1843..
La « petite calorie » (moderne) a été introduite par le chimiste Pierre-Antoine Favre et le physicien Jean Thiébault Silbermann en 1852. Le terme apparaît dans les dictionnaires français à partir de 1841 et dans les dictionnaires anglais à partir de 1867. À l’époque de sa définition par Clément, la théorie dominante de la chaleur est celle du calorique d'Antoine Lavoisier, qui ne peut être ni créé ni détruit. La calorie est donc une mesure de la quantité de calorique, c'est-à-dire, à proprement parler, une mesure de la quantité de chaleur. Le nom de la calorie dérive du terme calorique, lui-même forgé sur le , « chaleur ».
Débuts ambigus de la définition de la calorie La première définition historique de la calorie indiquait seulement que La définition de la calorie était donc fondée sur la capacité calorifique de l'eau.
La définition a ensuite été changée ainsi : Cette définition ne précise pas suffisamment les conditions expérimentales pour permettre une détermination correcte de la calorie, d'où une multiplicité de valeurs dépendant des conditions de mesure. De plus, en changeant la quantité d'eau de référence, elle a conduit à des ambiguïtés et des confusions entre « calorie » et « kilocalorie » (ou « grande calorie ») qui perdurent aujourd'hui (voir la section « Variantes et ambiguïtés historiques » ci-après).
Le passage de la « grande calorie » à la « (petite) calorie » semble avoir été progressif. Par exemple, Marcellin Berthelot fait la distinction entre le gramme-calorie (calorie moderne) et le kilogramme-calorie (kilocalorie moderne) en 1879, mais l'adoption officielle de la (petite) calorie ne daterait que de 1896..
La calorie est une unité « pratique » de quantité de chaleur adoptée et encore utilisée par des chimistes, thermiciens, frigoristes et diététiciens. La calorie n'a jamais fait partie des unités du Système international d'unités (SI).
Définition Variantes et ambiguïtés historiques La définition initiale de la calorie conduisait à mesurer la quantité de chaleur nécessaire pour élever d'un degré Celsius un kilogramme d'eau. Cette mesure est difficile. La définition omet de spécifier nombre de paramètres qui influent sur le résultat : élever l'eau d'un degré – de quelle à quelle température ? sous quelle pression atmosphérique ? l'eau doit-elle être dégazée ? déminéralisée ?
La définition dite (calorie à ) spécifie la calorie comme . Selon cette nouvelle définition, la calorie vaut donc 1/ de sa valeur précédente. Pour lever les ambiguïtés, on appelle la valeur mesurée sur un kilogramme d'eau grande calorie (symbole Cal), celle mesurée sur un gramme d'eau la petite calorie (symbole cal) et le terme « calorie » utilisé seul désigne la petite calorie. Toutefois, on peut retrouver dans des écrits relativement récents de diététique l'emploi de « calorie » pour dire « grande calorie »Jusque dans les années 2000, on entendait encore, en diététique, que les besoins énergétiques journaliers d'une personne étaient d'environ alors qu'il fallait entendre kilocalories..
Définitions actuelles La mesure précise de la calorie nécessite de spécifier les conditions expérimentales, en particulier la température de l'eau lors de la mesure.
Le tableau ci-après résume diverses définitions de la calorie (aucune de ces unités n'appartient au SI).
Nom Symbole Équivalence en joules Commentaire calorie thermochimique cal ≡ ISO 31-4 : Grandeurs et unités, partie 4 : « Chaleur », annexe B : « Autres unités données pour information, concernant en particulier les coefficients de conversion », 1992. calorie à cal ≈ Quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme d'eau dégazée de à à pression atmosphérique normale. calorie à cal ≈ Quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme d'eau dégazée de à à pression atmosphérique normale (). Les mesures expérimentales sont comprises entre et . En 1950, le CIPM a recommandé une moyenne expérimentale de , avec une incertitude de . calorie à cal ≈ Quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme d'eau dégazée de à à pression atmosphérique normale. calorie moyenne cal ≈ de la quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme d'eau dégazée entre et à pression atmosphérique normale. calorie des tables de vapeur internationales (1929) ≈ watt-heure = joules exactement. calorie des tables de vapeur internationales (1956) cal ≡ = exactement. Définition adoptée par la cinquième conférence internationale sur les propriétés de la vapeur (Londres, ) : . calorie IUNS ≡ Coefficient de conversion retenu par le Comité des nomenclatures du l'Union internationale des sciences de la nutrition.
Unités associées et dérivées Aucune de ces unités n'appartient au SI.
Nom Nom alternatif Symbole Équivalence Commentaire calorie petite calorie cal 1 British Thermal UnitUnités de l'énergie connaissance des energies.org, consulté le 18 juin 2014 = grande calorie kilocalorie, calorie kcal, Cal = = En diététique le terme « calorie » est souvent utilisé pour désigner une « grande calorie ». thermie Mégacalorie th = = Unité ancienne utilisée autrefois par les gaziers ; à peu près inusitée de nos jours, sauf parfois, et par habitude, par les fabricants de chaudières et chauffe-eau instantanés à gaz. frigorie fg = Unité des frigoristes, tombée en désuétude (l'unité rencontrée est la kilofrigorie, kfg).
Utilisation en diététique
Au , l'acceptation largement répandue de la calorie se réfère au domaine de la diététique et de l'alimentation. La calorie est alors considérée comme référentiel énergétique devant servir à mettre en place une alimentation saine adaptée au fonctionnement de l'individu. On adopte une approche différentielle entre la quantité de calories nécessaires à l'organisme selon l'âge, le sexe, l'intensité d'activité journalière, et le nombre de calories apportées par les macronutriments (glucides, lipides et protéines) de l'alimentation. L'usage d'une table de calorie est utilisée pour faciliter les calculs. Une calorie vide est une calorie qui n'est associée à aucun nutriment indispensable à la santé.
Dépense énergétique en Calories (kcal) des efforts physiques La dépense énergétique occasionnée par diverses activités physiques est déterminée approximativement et de façon statistique par l'équivalent métabolique ou MET (). Cet indicateur permet d'évaluer la quantité d'énergie métabolique pour la réalisation de la tâche.
Le tableau ci-dessous résume les dépenses énergétiques, en kilocalories, de quelques tâches effectuées pendant une heure par des personnes pesant et .
Tâche Dépense énergétiqued'une personne de Dépense énergétiqued'une personne de Regarder la télévision 60 80 Marche calme () 175 230Marche soutenue () 220 300 Course à pied () 450 600
Notes : Eliud Kipchoge, pesant , est le détenteur du record du marathon de Berlin en 2018. Il a parcouru la distance de en et .. Selon l'indicateur MET, sa dépense énergétique a été d'environ ; la dépense énergétique moyenne pour l'activité « regarder la télévision » proposée par l'indicateur MET est d'environ et par spectateur. La valeur standard retenue en France par les frigoristes pour la climatisation des salles de spectacle est de par spectateur, soit environ et par spectateur.
Notes et références
Voir aussi
Valeur énergétique Équivalent métabolique
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