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焦耳到卡路里:为什么食品标签上有两个数字,而物理书上有第三个

一包燕麦饼干上并排写着 1,550 kJ 和 370 kcal。健身追踪器计算千卡,化学书引用每摩尔的卡,物理书给出焦耳。它们测量的都是同一样东西,能量,只是单位之间相差 4.184 和 1,000 倍。要把 J 换算成小卡 cal,乘以 0.23901:100 J 是 23.9 cal,1,000 J 是 239 cal,4,184 J 正好是 1,000 cal。上面的计算器在您键入时做乘法,下面的各节解释整个单位家族,从热化学卡到您早餐麦片上的“Calorie”。

本页给出规则及实例、对每个单位的介绍、对比,以及一长串关于食物、电池和燃料之间出人意料的比较,随后是常见的错误。计算在您的浏览器中运行,您键入的任何东西都不会被发送到任何地方。请注意,本页使用的是小卡,4.184 J,而不是营养学的千卡。

如何把 J 换算成 cal:乘以 0.23901

规则

热化学卡被定义为正好 4.184 焦耳,所以一焦耳是 1 / 4.184 = 0.239006 卡。要把 J 换算成 cal,把焦耳数乘以 0.23901:50 J 得 11.95 cal,400 J 得 95.6 cal,10,000 J 得 2,390 cal。要换回去,把卡乘以 4.184。

实例

一根约 400 kJ 的香蕉含 400,000 J,即 95,600 cal 或 95.6 kcal。每日摄入 8,368 kJ 是 2,000,000 cal,即 2,000 kcal。一焦耳,大致是把一个小苹果举高一米所需的能量,是 0.239 cal。

一个精确的系数

每卡 4.184 J 这个值是一个定义,所以该系数不带不确定度。还存在其他的卡,比如 4.1868 J 的国际蒸汽表卡,但它们相差不到百分之 0.1。

快速合理性检验

以卡计的答案大约比焦耳数小四倍。如果您的“把 J 换算成 cal”的计算给出比起始数字更大的数字,说明您乘了 4.184。

焦耳

能量的国际单位

焦耳是一牛顿的力作用一米所传递的能量。它等于一瓦秒,所以一盏 100 W 的灯每秒用 100 J。欧洲、澳大利亚和许多其他国家的食品标签以千焦给出能量。

它出现在哪里

物理、化学、电气工程以及以 kJ 计的营养标签。

卡路里

旧的热量单位

小卡是使一克水升温一摄氏度所需的热量,固定为 4.184 焦耳。千卡,大一千倍,是饮食表上的“Calorie”和标签上的“kcal”。混用二者是常见的错误。

它出现在哪里

量热法、较老的教科书、比热表,以及作为 kcal 的营养学。

焦耳对卡路里

一卡是 4.184 J,所以以卡计的数字小近四倍。1,000 J 的能量是 239 cal,100,000 J 的是 23,901 cal。两个单位测量的是同一份能量;只是尺度不同。

换算是精确的。唯一的陷阱是这个家族:1,000 cal 构成一千卡,即 4,184 J。

换算出现的场合

食品标签

欧洲的标签给出 kJ 和 kcal,比如每 100 g 燕麦 1,550 kJ 和 370 kcal。一 kcal 是 4.184 kJ,所以 1,550 kJ 是 370.5 kcal。以小卡计,同样的量是 370,500 cal。对 kJ 值做“把 J 换算成 cal”的计算得到 cal,再除以 1,000 得到 kcal。

电池对饼干

一块 15 Wh 的手机电池储存 54,000 J,即 12,906 cal 或 12.9 kcal。一块 250 kcal 的巧克力棒含的能量,相当于 116 节每节 2.5 Wh 的 AA 电池。对电池和饼干做的“把 J 换算成 cal”的计算使比较一目了然:一个人靠一份点心可以跑一小时。

爬一座山

一位 80 kg 的登山者从海平面被抬升到珠穆朗玛峰顶,获得 6.94 MJ 的势能,即 1,660 kcal。由于肌肉的效率只有约百分之 25,身体仅在抬升上就要消耗约 6,600 kcal,即 27.8 MJ。

卡路里与 Calorie

在英语中“calorie”可能指小卡,4.184 J,或大 Calorie,4,184 J,也称千卡。在美国的食品标签上,大写 C 的“Calories”指千卡。写“cal”的物理文本几乎总是指小卡,这就是本换算器使用的。

冷却一杯咖啡

一杯 250 ml 的咖啡从 90 °C 冷却到 60 °C,损失 250 × 30 = 7,500 cal,31.4 kJ。这比一块小饼干里的 100 kJ 还少。热饮中的能量与它的食物中的能量相比微不足道。

飞行中的板球

一个 160 g 的板球以 40 m/s 飞行,动能为 128 J,30.6 cal。同一个球从 10 米高的窗口落下,到达地面时有 15.7 J,3.75 cal。这样小的量显示出食物比运动的物体多含多少能量。

一次跳跃与一次冲刺

一个 70 kg 的人在空中跳起半米,消耗 343 J 的机械能,即 82 cal。一位 80 kg 的短跑运动员以 10 m/s 的速度携带 4,000 J 的动能,956 cal。在冲刺速度下,身体以热量浪费的远多于以运动保留的。

每平方米的阳光

在晴天,太阳向每平方米传递约 1,000 W。那是每秒 1,000 J,或每秒 239 cal。一小时是 3.6 MJ,860 kcal,约相当于一顿大餐落在门垫上的能量。

食物中的一千瓦时

一千瓦时是 3.6 MJ,即 860 kcal。一天用 10 kWh 的家庭消耗 8,600 kcal 的电能,足够四个成年人。这个比较把用电和食物放在同一尺度上。

方糖

一块 4 g 的方糖含约 68 kJ,16 kcal,或 16,250 cal。一罐含约 35 g 糖的可乐含近九块方糖。糖里每克的能量与其他碳水化合物相同,约 17 kJ。

心算捷径

要心算把 J 换算成 cal,除以 4 再加百分之 4。对于 1,000 J:250 减 10 得 240,接近 239。对于 400 J:100 减 4 得 96,而精确值是 95.6。这个方法适合快速估算。

电子表格公式

要在电子表格中把 J 换算成 cal,把以焦耳计的能量放在 A 列,并在 B 列键入 =A2/4.184。反向则用 =B2*4.184。一列 =A2/4184 给出 kcal,可与食品标签交叉核对。

取整与精度

食品标签取整到最近的 5 或 10 kcal,所以 370 kcal 可能是 365 到 374 kcal。当您从这样的标签把 J 换算成 cal 时,两三位有效数字是合适的。像 370,500 cal 这样的数字看上去精确,其实不然。

值得记住的路标

1 J 是 0.239 cal。4.184 J 是 1 cal。10 J 是 2.39 cal。100 J 是 23.9 cal。1,000 J 是 239 cal。4,184 J 是 1,000 cal。41,840 J 是 10,000 cal。用这些来目测把 J 换算成 cal。

典型食物的 kJ 与 kcal

一个 100 g 的苹果含 218 kJ,52 kcal。100 g 的一片面包,1,109 kJ,265 kcal。一罐 330 ml 的可乐含 582 kJ,139 kcal。一百克牛奶巧克力带有 2,284 kJ,546 kcal。一个中等大小的鸡蛋含 293 kJ,70 kcal。

参考阶梯

20 J 是 4.78 cal。250 J 是 59.75 cal。500 J 是 119.5 cal。2,257 J 是 539.4 cal。10,000 J 是 2,390 cal。20,000 J 是 4,780 cal。100,000 J 是 23,901 cal。1,000,000 J 是 239,006 cal。这样的阶梯使核对变得快速。

反向核对

要核对一个“把 J 换算成 cal”的计算结果,把答案乘以 4.184。如果 1,000 J 变成了 239 cal,那么 239 乘 4.184 约回到 1,000。第二种检验是大小:以卡计的数字大约小四倍。

与 kWh 和 BTU 的联系

一焦耳是 2.78 × 10⁻⁷ kWh 和 9.48 × 10⁻⁴ BTU。一百万焦耳是 0.278 kWh、948 BTU 和 239,006 cal。对于大量的能量,kWh 和 BTU 比焦耳或卡更方便。

一个实例

一份标签说一份 60 g 的麦片含 900 kJ。以 kcal 计是 215,以小卡计是 215,100。加上 125 ml 的半脱脂牛奶,250 kJ,这顿早餐含 1,150 kJ,275 kcal。没有换算,很难将它与记录 kcal 的追踪器比较。

为什么标签同时使用两种单位

欧洲的规则要求并排标注 kJ 和 kcal,因为购物者习惯了 kcal,而国际单位是焦耳。澳大利亚和其他一些国家只显示 kJ。美国人只看到 Calories。因此旅行者会遇到全部三种体系。

卡路里的旧定义

卡曾被定义为使一克水从 14.5 升到 15.5 °C 所需的热量。那个值,4.1855 J,与热化学的 4.184 J 略有不同。对营养学来说,这个差别小于食物表的不确定度。

比热

水的比热为 4.184 J/(g·K),按卡的定义即 1 cal/(g·K)。铝为 0.897 J/(g·K),0.214 cal/(g·K),铜为 0.385 J/(g·K),0.092 cal/(g·K)。这就是为什么金属锅比里面的水升温更快。

每克卡路里的燃料

木材含约 16 MJ/kg,每克 3.8 kcal,汽油 44 MJ/kg,每克 10.5 kcal,氢 120 MJ/kg,每克 28.7 kcal。以 kcal 每千克计的旧燃料表,通过乘以 4.184 再除以 1,000 变成 MJ 每千克。

通往一个答案的两条路

您可以直接用 0.23901 从 J 到 cal,或经由 kcal:除以 4,184 再乘以 1,000。如果结果不一致,说明某个数字抄错了。

热水袋里的热量

一个装有 1.5 升、70 °C 的热水袋冷却到 30 °C,释放 1,500 × 40 = 60,000 cal,251 kJ。那约是 60 kcal,一个小苹果的能量,而因为损失缓慢,它能使床保持温暖数小时。

巧克力胜过 TNT

TNT 每千克释放 4.184 MJ,正好是每千克 1,000 kcal。牛奶巧克力每千克含 5,460 kcal,按重量计能量多出五倍多。区别在于食物在体内燃烧缓慢,而炸药在微秒内释放能量。

水壶与饼干

一个 3 kW 的水壶运行一分钟用 180 kJ,43 kcal。一块 100 kJ 的饼干含 24 kcal。用 200 ml 水从 20 °C 加热到 100 °C 泡一杯茶需要 67 kJ,16 kcal,比一块饼干还少,所以泡茶耗费的能量比搭配的点心更少。

脂肪作为能量储备

一千克体脂含约 37 MJ,即 8,843 kcal。常见的经验法则是减 1 kg 需要约 7,700 kcal,32 MJ 的亏缺,这考虑了水分和瘦组织。以小卡计,这个数字是 8.8 百万。

脂肪、碳水化合物、蛋白质和酒精

每克的能量:脂肪 37 kJ,8.8 kcal,碳水化合物和蛋白质 17 kJ,4 kcal,酒精 29 kJ,6.9 kcal。标签把它们取整为每克 9、4、4 和 7 kcal。以小卡计,脂肪每克提供 8,843 cal,而“把 J 换算成 cal”的计算显示这个尺度。

每日需求

成年人每天需要约 2,000 到 2,500 kcal,即 8.4 到 10.5 MJ。典型成年人的静息代谢约为每天 1,500 kcal,6.3 MJ。一次马拉松用掉约 2,600 kcal,10.9 MJ。医生用 kcal,国家食物表用 kJ。

大脑的预算

人脑使用约 20 W,即每小时 72,000 J,或 17.2 kcal。一天下来约 413 kcal,近乎静息时身体总量的五分之一。同样的能量以小卡计是 413,000 cal。

步行一公里

步行者每公里使用约 50 kcal,即 209 kJ,或 50,000 cal。以每小时 5 km 的步速,平均为 290 W。一次 100 km 的步行花费约 5,000 kcal,大致 0.6 kg 体脂,这就是为什么长途步行需要持续进食。

汽油对食物

一升汽油含约 34 MJ,8,126 kcal。那是一个成年人近 4 天食物的能量。汽车发动机只把约百分之 25 到 30 转化为运动,而人体也在同一范围,这是两台不同机器的巧合。

把 J 换算成 cal 的更多数值

更长的换算列表

如果您需要的值不在第一个列表里,下面这些进一步的换算可能足够接近,可以直接读取:

• 0.1 J = 0.0239006 cal
• 0.5 J = 0.119503 cal
• 3 J = 0.717017 cal
• 4 J = 0.956023 cal
• 7 J = 1.67304 cal
• 15 J = 3.58509 cal
• 20 J = 4.78011 cal
• 75 J = 17.9254 cal
• 200 J = 47.8011 cal
• 500 J = 119.503 cal
• 2,000 J = 478.011 cal
• 10,000 J = 2,390.06 cal

“把 J 换算成 cal”计算中的常见疏忽

乘以 4.184

从焦耳到卡,数字下降。如果 1,000 J 变成了 4,184,说明您用了相反方向的系数。

卡与千卡

小卡是 4.184 J,千卡是 4,184 J。食品标签上的“calorie”是千卡。把它们混淆会产生一千倍的误差。

不同的卡

4.184 J 的热化学卡与 4.1868 J 的国际蒸汽表卡略有不同。对于一般工作,这个差别可以忽略。

简短解答

我如何把 J 换算成 cal?

把焦耳乘以 0.23901。

1,000 J 是多少卡?

239 cal。

4,184 J 是多少卡?

正好 1,000 cal。

一卡是多少焦耳?

4.184 J。

我的数字会离开我的设备吗?

不会,计算在您的浏览器中运行。

更多页面与总结

关于其他能量换算,请见把 J 换算成 kWh、把 kWh 换算成 cal、把 cal 换算成 kWh、把 km 换算成 mi、把 mi 换算成 km、把 °C 换算成 °F、把 °F 换算成 °C、把 pt 换算成 cups、把 °Ré 换算成 °F。相反的方向是把 cal 换算成 J。

简而言之,一次“把 J 换算成 cal”的计算归结为乘以 0.23901,并把单位写在答案旁边。您的数字在本地计算,无需账户,也不上传。