cal in J umrechnen Kalorie (thermochemisch) ↔ Joule Kostenlos Online Sicher
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Gängige Werte — cal in J umrechnen (Kalorie (thermochemisch) ↔ Joule)
| cal | J |
|---|---|
| 1 | 4.184 |
| 2 | 8.368 |
| 3 | 12.552 |
| 5 | 20.92 |
| 10 | 41.84 |
| 20 | 83.68 |
| 50 | 209.2 |
| 100 | 418.4 |
Woher diese Einheiten kommen
Die Energie hat aus jedem Fach, das sie für sich entdeckte, eine Einheit mitgenommen. Das Joule ist die SI-Einheit und die schlichteste: ein Newton über einen Meter. Die Kalorie stammt aus der Wärmelehre und wurde über das Erwärmen von Wasser um ein Grad bestimmt — darum gibt es mehrere, je nachdem, bei welchem Grad man beginnt; hier wird die thermochemische benutzt, genau 4,184 J. Die Kilowattstunde ist gar keine Einheit der Physiker, sondern der Buchhalter: ein Kilowatt, eine Stunde lang bezogen, also genau so, wie Strom verkauft wird. Die BTU ist ihre britische Base, aus Pfund und Fahrenheit-Grad gebaut, und sie beherrscht das Heizungs- und Kältefach weltweit noch immer.
Wo sie Ihnen begegnen
Joule gehören der Physik und außerhalb des englischen Sprachraums den Lebensmitteletiketten. Kilowattstunden stehen auf jeder Stromrechnung und beschreiben die Kapazität von Akkus, vom Telefon bis zum Auto. BTU bemessen Klimageräte, Kessel und Gasgeräte fast überall, auch in sonst gänzlich metrischen Ländern. Kalorien — praktisch Kilokalorien — regieren die Ernährung, der eine Ort, an dem der Name der Einheit gewohnheitsmäßig um das Tausendfache danebenliegt.
Häufige Fragen
Ist die Kalorie auf dem Lebensmitteletikett dieselbe wie hier?
Nein, und der Unterschied beträgt das Tausendfache. Die auf Lebensmitteln gedruckte Kalorie ist eine Kilokalorie: tausend der Kalorien, die auf dieser Seite gemeint sind. Eine Mahlzeit mit 500 Kalorien hat 500 000 Kalorien im Sinn des Physikers, also rund 2,1 Megajoule. In den meisten Ländern stehen heute Kilojoule daneben, womit die Zweideutigkeit ganz verschwindet.
Was ist ein Joule im Alltag?
Ein Joule entspricht ungefähr der Energie, die man braucht, um einen kleinen Apfel von etwa 100 Gramm einen Meter anzuheben. Es ist auch die Energie eines Watts während einer Sekunde oder die eines Newtons über einen Meter. Die Einheit ist klein, weshalb Haushaltsenergie in Kilojoule, Megajoule oder Kilowattstunden gezählt wird.
Ist das Ergebnis exakt?
Wo beide Einheiten durch ganze Zahlen voneinander abgeleitet sind, ja — die Seite sagt es über der Zahl, und gerundet wird nur bei der Anzahl der angezeigten Stellen. Wo das Verhältnis keine endliche Dezimalzahl hat, zeigt die Seite zwölf signifikante Stellen und nennt die Beziehung näherungsweise, statt etwas anderes vorzugeben.
Verlässt etwas, das ich eingebe, mein Gerät?
Nein. Die Rechnung läuft in Ihrem Browser; nichts wird hochgeladen, und es gibt auch keinen Server dafür. Einmal geladen, funktioniert die Seite auch ohne Netz.
Von Kalorien zu Joule in den Geowissenschaften und der Biochemie
Meteorologen zählten Sonnenschein einst in Langley, Geophysiker zählten den Wärmeausstrom der Erde in Wärmestromeinheiten, und Biochemiker zählen die Energie molekularer Bindungen noch heute in Kilokalorien pro Mol. Hinter all diesen Einheiten steht die Kalorie, und jeder moderne Vergleich macht sie zu Joule. Für eine Rechnung „cal in J umrechnen“ multiplizieren Sie mit 4,184. So werden 100 cal zu 418,4 J, 1.000 cal zu 4.184 J, und die 7,3 kcal, die ein Mol ATP bei der Hydrolyse abgibt, zu 30,5 kJ. Der Rechner oben multipliziert beim Tippen, und die folgenden Abschnitte führen vom Sonnenlicht auf einem Feld bis zu einem Protein in einer Zelle.
Unten finden Sie durchgerechnete Beispiele, ein Profil jeder Einheit, einen Vergleich, viele Fälle aus den Wissenschaften und die häufigen Ausrutscher. Alle Rechnungen laufen in Ihrem Browser. Die hier verwendete Kalorie ist die kleine thermochemische Kalorie von genau 4,184 J.
So rechnen Sie cal in J um: einfach 4,184
Der Faktor
Eine thermochemische Kalorie ist als genau 4,184 Joule definiert, eine Rechnung „cal in J umrechnen“ bedeutet also, mit 4,184 zu multiplizieren. 10 cal ergeben 41,84 J, 500 cal ergeben 2.092 J und 100.000 cal ergeben 418.400 J. Derselbe Faktor macht Kilokalorien zu Kilojoule: 285 kcal sind 1.192 kJ. Für die Gegenrichtung nehmen Sie 0,23901.
Durchgerechnete Beispiele
Ein Langley, eine Kalorie pro Quadratzentimeter, sind 41.840 J pro Quadratmeter. Die ATP-Hydrolyseenergie von 7,3 kcal/mol sind 30,5 kJ/mol. Ein Wärmestrom von 1 µcal/cm²/s sind 41,84 mW/m², und die Oxidation eines Mols Glucose, 686 kcal, sind 2.870 kJ.
Warum er exakt ist
Der Wert 4,184 J pro Kalorie ist eine Definition, nichts an ihm ist also unsicher. Manche ältere Arbeiten verwenden die 15-°C-Kalorie von 4,1855 J oder die Tabellenkalorie von 4,1868 J, die sich um weniger als 0,1 Prozent unterscheiden.
Ein schneller Plausibilitätstest
Joule sollten fast viermal so groß herauskommen wie Kalorien. Ist das Ergebnis kleiner als die Ausgangszahl, wurde der Faktor vertauscht.
Die Kalorie
Eine Einheit, die ihre Zeit überlebt hat
Die Kalorie, die Wärme, die nötig ist, um ein Gramm Wasser um ein Grad Celsius zu erwärmen, war über ein Jahrhundert lang die Arbeitseinheit der Wärme. Ihre Vielfachen, die Kilokalorie und die Gigakalorie, bleiben in der Biochemie, der Ernährung und einigen Energiestatistiken erhalten.
Wo sie vorkommt
Biochemie, Meteorologie, Geophysik, Ernährung und ältere technische Texte.
Das Joule
Die SI-Einheit der Energie
Das Joule ist die Energie, die eine Kraft von einem Newton über einen Meter überträgt. Es ist gleich einer Wattsekunde und liegt allen modernen Energieeinheiten zugrunde. Fachzeitschriften verlangen heute kJ/mol und W/m², nicht kcal/mol und Langley.
Wo es vorkommt
Moderne Wissenschaftszeitschriften, Physik, Technik und internationale Normen.
Kalorie oder Joule?
Jede Kalorie ist 4,184 J wert. Also sind 1.000 cal gleich 4.184 J und 100.000 cal gleich 418.400 J. Die Energie ist dieselbe; nur Zahl und Einheit ändern sich.
Die Umrechnung ist exakt. Achten Sie auf die Familie, denn 1.000 cal ergeben eine Kilokalorie, also 4.184 J.
Wo die Umrechnung auftaucht
Sonnenschein in Langley
Ältere Klimaaufzeichnungen geben die Sonneneinstrahlung in Langley an, Kalorien pro Quadratzentimeter. Ein Sommertag mit 500 Langley sind 20,9 MJ/m². Der alte Wert der Solarkonstante, 1,94 cal/cm²/min, sind 1.353 W/m². Eine Rechnung „cal in J umrechnen“ bringt solche Aufzeichnungen mit modernen Satellitendaten in Einklang, und sie ist der erste Schritt jeder Studie zur Klimarekonstruktion.
Wärmestrom aus der Erde
Geophysiker maßen den Wärmestrom einst in HFU, Einheiten von 10⁻⁶ cal/cm²/s. Eine HFU sind 41,84 mW/m². Der kontinentale Durchschnitt von 1,5 HFU sind 63 mW/m², und die ozeanische Kruste hat etwa 1,6 HFU, 67 mW/m². Moderne Arbeiten nennen direkt mW/m².
Energie in der Biochemie
Lehrbücher geben die freie Energie der ATP-Hydrolyse mit −7,3 kcal/mol an, das sind −30,5 kJ/mol. Eine kovalente C–C-Bindung hält etwa 83 kcal/mol, 347 kJ/mol. Eine Wasserstoffbrücke hält um die 5 kcal/mol, 21 kJ/mol. Neuere Bücher verwenden durchweg kJ/mol, ein Student muss also cal in J umrechnen, um zwischen alten und neuen Auflagen zu wechseln.
Das Langley
Das Langley, benannt nach dem Astronomen Samuel Langley, ist eine Kalorie pro Quadratzentimeter, 41.840 J/m². Die Tagesstrahlung an der Oberfläche reicht in mittleren Breiten typischerweise von 100 Langley im Winter bis 700 im Sommer, 4,2 bis 29 MJ/m². Meteorologische Handbücher des zwanzigsten Jahrhunderts sind voll davon.
Thermische Energie pro Mol
Die thermische Energie kT bei 25 °C beträgt 0,593 kcal/mol, 2,48 kJ/mol. Biochemiker merken sie sich als „etwa 0,6 kcal/mol“. Wechselwirkungen, die um ein paar Mal schwächer sind als dieser Wert, werden von der Wärmebewegung ständig gebrochen, während solche von 5 bis 15 kcal/mol, 21 bis 63 kJ/mol, ein Protein gefaltet halten.
Photosynthese
Die Bildung eines Mols Glucose aus Kohlendioxid und Wasser speichert etwa 686 kcal, 2.870 kJ, was rund 114 kcal, 477 kJ, pro Mol gebundenes Kohlendioxid entspricht. Die Energie stammt von Licht mit etwa 40 kcal pro Mol roter Photonen, 170 kJ/mol.
Aktivierungsenergien
Ein Enzym kann die Aktivierungsenergie einer Reaktion von 20 auf 10 kcal/mol senken, von 84 auf 42 kJ/mol. Bei Körpertemperatur erhöht das die Geschwindigkeit um den Faktor etwa 2 × 10⁷. Der Einfluss weniger kcal auf eine Geschwindigkeit ist exponentiell, eine nachlässige Umrechnung kann also einen großen Unterschied machen.
Wärmekapazität von Meerwasser
Die Wärmekapazität von Meerwasser beträgt etwa 0,93 cal/(g·K), 3,9 J/(g·K). Eine Meeressäule von 100 Metern Tiefe und einem Quadratmeter Fläche enthält etwa 102.500 kg Wasser, ihre Erwärmung um 1 °C braucht also rund 410 MJ, oder 9.800 cal pro Quadratzentimeter Oberfläche. Klimaarbeiten zum Wärmeinhalt der Ozeane nennen heute Zettajoule.
Wärmeinhalt der Ozeane in Zettajoule
Die Ozeane haben in den letzten Jahrzehnten etwa 300 ZJ zusätzliche Wärme aufgenommen, 3 × 10²³ J. In Kalorien sind das 7 × 10²² cal. Ältere Arbeiten könnten das als 72 Millionen Millionen Millionen kcal schreiben, weshalb die Joule-Vorsätze eine solche Erleichterung sind.
Brennstoff und Nahrung, alt und neu
Weizenkorn enthält etwa 3,4 kcal/g, 14,2 kJ/g, Glucose 3,75 kcal/g, 15,7 kJ/g, und Fett 9 kcal/g, 37,7 kJ/g. Da viele landwirtschaftliche Arbeiten des zwanzigsten Jahrhunderts kcal nennen, ist eine Rechnung „cal in J umrechnen“ oft der erste Schritt, um ihre Daten wiederzuverwenden.
Die Kopfrechenabkürzung
Um cal im Kopf in J umzurechnen, multiplizieren Sie mit 4 und addieren 4 Prozent. Für 1.000 cal: 4.000 plus 160 ergibt 4.160, gegenüber 4.184. Für 250 cal: 1.000 plus 40 ergibt 1.040, gegenüber 1.046. Das Verfahren eignet sich für schnelle Schätzungen.
Tabellenformeln
Für eine Rechnung „cal in J umrechnen“ in einem Arbeitsblatt tragen Sie Kalorien in Spalte A ein und die Formel =A2*4.184 in Spalte B. Die Umkehrung ist =B2/4.184. Eine dritte Spalte mit =B2/3600000 ergibt kWh und bietet eine schnelle Gegenprobe bei großen Werten.
Runden und Genauigkeit
In der Biochemie sind Werte wie 7,3 kcal/mol auf zwei Stellen bekannt, die umgerechneten 30,5 kJ/mol verdienen also nicht mehr. Eine Rechnung „cal in J umrechnen“ sollte die Zahl der signifikanten Stellen der Quelle beibehalten und keine dazuerfinden.
Orientierungspunkte zum Merken
1 cal sind 4,184 J. 10 cal sind 41,84 J. 100 cal sind 418,4 J. 1.000 cal sind 4.184 J. 1 kcal/mol sind 4,184 kJ/mol. 1 Langley sind 41.840 J/m². 1 HFU sind 41,84 mW/m². Das sind die Faktoren, die in den Wissenschaften zählen.
Die Solarkonstante, alt und neu
Frühe Messungen gaben die Solarkonstante als 1,94 cal/cm²/min an, das sind 1.353 W/m². Satelliten messen heute etwa 1.361 W/m², oder 1,95 cal/cm²/min. Der Unterschied beträgt nur 0,6 Prozent. Eine Rechnung „cal in J umrechnen“ mit anschließender Division durch 60 macht die alten Einheiten zu Watt.
Referenzleiter
2 cal sind 8,368 J. 20 cal sind 83,68 J. 200 cal sind 836,8 J. 2.000 cal sind 8.368 J. 5.000 cal sind 20.920 J. 20.000 cal sind 83.680 J. 1.000.000 cal sind 4,184 MJ. Eine Leiter wie diese beschleunigt das Prüfen.
Der Gegentest
Teilen Sie das Joule-Ergebnis durch 4,184, und die ursprünglichen Kalorien sollten wieder auftauchen: 4.184 J ergeben 1.000 cal. Auch eine grobe Größenprüfung funktioniert, denn Joule sind etwa das Vierfache der Kalorien.
Verbindung zu kWh und BTU
Eine Kalorie sind 1,162 × 10⁻⁶ kWh und 3,97 × 10⁻³ BTU. Eine Megakalorie sind 1,162 kWh und 3.968 BTU. Für große Energien ist die kWh bequemer als die Kalorie.
Ein durchgerechnetes Beispiel
Ein Hydrologe stellt fest, dass ein Teich an einem Tag 420 Langley erhält und 90 Langley durch Verdunstung verliert. Der Nettogewinn beträgt 330 Langley, das sind 330 × 41.840 = 13,8 MJ/m². Über die 400 m² Fläche des Teichs sind das 5,5 GJ an einem Tag, genug, um 1.320 Tonnen Wasser um 1 °C zu erwärmen.
Solarenergie pro Tag
Ein Quadratmeter Land, der 500 Langley am Tag erhält, bekommt 20,9 MJ, 5,8 kWh, ein ordentlicher Wert für einen guten Tag in gemäßigten Breiten. Ein Modul mit 15 Prozent Wirkungsgrad würde daraus 0,87 kWh Strom machen.
Latente Wärme in der Atmosphäre
Die Kondensation von einem Gramm Wasserdampf setzt 540 cal frei, 2.260 J. Ein großes Gewitter kondensiert Millionen Tonnen Dampf und setzt etwa 10¹⁶ J frei, in Kalorien sind das 2,4 × 10¹⁵. Meteorologen greifen für diese Größenordnung zu Joule.
Stoffwechselwärme von Tieren
Eine Maus gibt etwa 0,1 cal/s ab, 0,4 W, ein Mensch 24 cal/s, 100 W, und ein Pferd 120 cal/s, 500 W, in Ruhe. Biologen verglichen solche Zahlen in kcal pro Tag, bevor das Watt zum Standard wurde. Die 2.000 kcal eines Menschen am Tag sind 8,4 MJ.
Kalorien in einem alten Physiklabor
Ein altes Kalorimeter mit 500 g Wasser, das um 3,2 °C erwärmt wurde, enthält 1.600 cal, 6,7 kJ. Das Ergebnis lieferte nach Division durch die Masse des verbrannten Brennstoffs einen Heizwert. Eine Rechnung „cal in J umrechnen“ macht es zu Joule für einen Bericht, der zu modernen Tabellen passen muss.
Ein zweiter Weg
Kalorien können mit 4,184 direkt zu Joule gelangen, oder über Kilokalorien: durch 1.000 teilen und dann mit 4.184 multiplizieren. Eine Abweichung zwischen den beiden Wegen verrät eine falsch getippte Ziffer.
Tiefsee-Schlote und Wärme
Ein hydrothermales Schlotfeld kann 100 MW, 24 Millionen cal pro Sekunde, Wärme vom Meeresboden abgeben. Frühe Studien nannten solche Flüsse in cal/s und cal/cm²/s, und sie mit modernen Daten nachzubilden braucht auf jeder Stufe eine Rechnung „cal in J umrechnen“.
Regen und Verdunstung
Einen Millimeter Wasser von einem Quadratmeter zu verdunsten braucht etwa 58 Langley, da jedes Gramm 580 cal erfordert. In Joule sind das 2,43 MJ/m². Diese latente Wärme ist die Energie, die das Wetter antreibt: Ein Gewitter bewegt viele Gigakalorien Wärme vom Meer zum Himmel.
Schnee- und Eisschmelze
Eine Schneeschicht von 10 cm Tiefe und einer Dichte von 300 kg/m³ zu schmelzen braucht 30 kg pro Quadratmeter mal 80 cal/g, das sind 2,4 Millionen cal, 10 MJ. Ein Sonnentag mit 500 Langley, 20,9 MJ/m², könnte doppelt so viel schmelzen, wenn alles absorbiert würde. Schnee reflektiert den größten Teil des Lichts, die wirkliche Schmelze ist also langsamer.
Wald- und Ernteenergie
Ein Hektar Weizen bindet in einer Saison etwa 150 Millionen kcal Sonnenlicht, 630 GJ, während das Korn, das er liefert, 8 Tonnen zu 3,4 kcal/g enthält, das sind 27 Millionen kcal, 114 GJ. Agrarwissenschaftler des zwanzigsten Jahrhunderts schrieben solche Bilanzen in kcal pro Hektar, und eine Rechnung „cal in J umrechnen“ bringt sie auf den neuesten Stand.
Die Energiebilanz eines Sees
Ein See von 2 Metern Tiefe, der an einem Tag 300 Langley absorbiert, 12,6 MJ/m², erwärmt sich um 1,5 °C, wenn die Wärme im Wasser bleibt. Die Rechnung ist in Kalorien einfach: 300 cal/cm², verteilt auf 200 cm Wasser, sind 1,5 cal/g, also 1,5 °C. In Joule braucht dieselbe Summe 4,184 J pro Gramm und Grad.
Wärmestromeinheiten und die Kruste
Kontinentale Kruste hat einen typischen Wärmestrom von 1,0 bis 2,0 HFU, 42 bis 84 mW/m². Mittelozeanische Rücken erreichen 5 HFU, 209 mW/m², und alte Kratone nur 0,8 HFU, 33 mW/m². Karten aus den 1960er Jahren sind in HFU und brauchen für den Vergleich mit neuen Daten eine Umrechnung.
Die Wärme der ganzen Erde
Die Erde verliert etwa 47 Terawatt innere Wärme. In alten Einheiten sind das 11 Millionen Millionen cal pro Sekunde, oder 3,5 × 10²⁰ cal im Jahr. Die Zahlen sind gewaltig, und geophysikalische Arbeiten nennen sie aus diesem Grund in TW.
ATP und das Budget der Zelle
Die Hydrolyse von ATP setzt unter Standardbedingungen 7,3 kcal/mol frei, 30,5 kJ/mol, und in einer lebenden Zelle etwa 12 kcal/mol, 50 kJ/mol. Ein Mensch setzt täglich etwa sein eigenes Körpergewicht an ATP um. Die Einheitenumrechnung lässt einen Studenten ältere Lehrbücher mit neueren vergleichen.
Glucose und Atmung
Die vollständige Oxidation eines Mols Glucose liefert 686 kcal, 2.870 kJ. Etwa 40 Prozent werden in ATP eingefangen, der Rest verlässt den Körper als Wärme. Ein Mol Glucose sind 180 g, die Energie pro Gramm beträgt also 3,8 kcal oder 15,9 kJ, im Einklang mit dem Wert für Kohlenhydrate auf Lebensmitteletiketten.
Bindungsenergien
Eine C–H-Bindung hat etwa 99 kcal/mol, 414 kJ/mol, eine O–H-Bindung 111 kcal/mol, 464 kJ/mol, und eine C=C-Doppelbindung 146 kcal/mol, 611 kJ/mol. Ältere Tabellen nennen kcal/mol. Eine Division durch die Avogadro-Zahl ergibt die Energie pro Bindung in Joule, einige 10⁻¹⁹ J.
Weitere Werte für cal in J umrechnen
Eine längere Liste von Umrechnungen
Steht der Wert, den Sie brauchen, nicht in der ersten Liste, sind diese weiteren Umrechnungen vielleicht nah genug, um direkt abzulesen:
- 0,1 cal = 0,4184 J
- 0,5 cal = 2,092 J
- 3 cal = 12,552 J
- 4 cal = 16,736 J
- 7 cal = 29,288 J
- 15 cal = 62,76 J
- 20 cal = 83,68 J
- 75 cal = 313,8 J
- 200 cal = 836,8 J
- 500 cal = 2.092 J
- 2.000 cal = 8.368 J
- 10.000 cal = 41.840 J
Fallen bei einer Rechnung „cal in J umrechnen“
Teilen statt multiplizieren
Kalorien werden durch Multiplizieren zu Joule. Kamen aus 1.000 cal plötzlich 239 heraus, war der Faktor vertauscht.
Kleine Kalorie und Kilokalorie
Die kleine Kalorie sind 4,184 J und die Kilokalorie 4.184 J. In der Biochemie ist „kcal/mol“ Standard, behalten Sie also den Vorsatz bei. Ihn wegzulassen verursacht einen Fehler von 1.000.
Pro Mol und pro Gramm
Eine Energie pro Mol lässt sich nicht mit einer pro Gramm vergleichen, ohne durch die molare Masse zu teilen. Rechnen Sie zuerst die Einheit um und behandeln Sie die Menge danach.
Fragen in Kürze
Wie lautet die Formel, um cal in J umzurechnen?
Joule sind gleich Kalorien mal 4,184.
Was sind 1.000 cal in Joule?
4.184 J.
Was sind 100 cal in Joule?
418,4 J.
Was ist ein Joule in Kalorien?
0,23901 cal.
Wird die Eingabe hochgeladen?
Nein, alles wird in Ihrem Browser berechnet.
Verwandte Seiten und eine Zusammenfassung
Vielleicht brauchen Sie auch cal in kWh umrechnen, kWh in J umrechnen, J in kWh umrechnen, km in mi umrechnen, mi in km umrechnen, °C in °F umrechnen, °F in °C umrechnen, ml in tsp umrechnen, MPG (US) in MPG (UK) umrechnen. Für die Gegenrichtung siehe J in cal umrechnen.
Zusammengefasst: Kalorien werden zu Joule, wenn man sie mit 4,184 multipliziert, und die Einheit steht neben dem Ergebnis. Alles bleibt in Ihrem Browser, ohne Konto und ohne Upload.