Eine Kalorie entspricht exakt 4,184 Joule. Dies ist die kleine Kalorie der Physik und Chemie, nicht die Lebensmittel-Kalorie – die auf einem Nährwertetikett ist tausendmal so groß, und die Verwechslung dieser beiden ist der hartnäckigste Einheitenfehler in populärwissenschaftlichen Schriften.
h2.units
Die Kalorie wurde als die Energie definiert, die benötigt wird, um ein Gramm Wasser um ein Grad Celsius zu erwärmen, was sie zu einer natürlichen Einheit machte, als Wärme durch Messung der Wassertemperatur untersucht wurde. Diese Definition erwies sich als abhängig von der Ausgangstemperatur, da die Wärmekapazität von Wasser leicht variiert, so dass mehrere Kalorien definiert wurden: die thermochemische Kalorie mit exakt 4,184 J, die 15 °C-Kalorie mit 4,1855 J und die International Steam Table-Kalorie mit 4,1868 J. Das Joule ersetzte sie alle, sobald Wärme und mechanische Arbeit als dieselbe Größe verstanden wurden – eine Erkenntnis, die James Prescott Joule zugeschrieben wird, dessen Experimente in den 1840er Jahren das mechanische Wärmeäquivalent maßen.
h2.factor
Die thermochemische Kalorie ist exakt als 4,184 J definiert, daher ist die Umrechnung eher durch Konvention als durch Messung exakt. Die Beziehung, die Probleme verursacht, ist der Faktor Tausend zur Lebensmittel-Kalorie: 1 kcal = 1 Cal = 4.184 J. Ein Physikproblem, das 500 Kalorien angibt, bedeutet 2.092 Joule; ein Nährwertetikett, das 500 Kalorien angibt, bedeutet 2.092 Kilojoule. Die beiden unterscheiden sich um drei Größenordnungen und werden identisch geschrieben.
h2.usage
Chemie und Physik, insbesondere Thermochemie, wo Reaktionsenthalpien traditionell in Kalorien pro Mol tabelliert und heute in Joule pro Mol angegeben werden. Ältere Lehrbücher und Datenblätter verwenden durchweg Kalorien, daher ist die Umrechnung historischer thermodynamischer Daten eine Routineaufgabe. Die Energetik von Sprengstoffen und Treibmitteln verwendet in einigen Literaturen immer noch Kalorien pro Gramm. Außerhalb der Wissenschaft überlebt die Einheit nur in ihrer großgeschriebenen Ernährungsform, weshalb die kleine Kalorie heute hauptsächlich als Quelle der Verwirrung erscheint.