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(熱)

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カロリー(, 記号:cal)は、熱量の単位である。「カロリー」という言葉は、ラテン語で「熱」を意味する に由来する。

かつては広く用いられていたが、1948年の国際度量衡総会(CGPM)で、カロリーはできるだけ使用せず、もし使用する場合にはジュール(J)の値を併記することと決議された。よって国際単位系(SI)においては、カロリーは併用単位にもなっていない。

1999年10月以降、日本の計量法では栄養学や生物学に関する事項の計量以外でのカロリーの使用が禁止されている。

◆定義

カロリーの正確な定義には各種あり、値は次のとおり。おおむね 1 cal ≒ 4.2 J、1 J ≒ 0.24 cal である。

国際標準化機構 (ISO) の ISO 31-4 appendix B と ISO 80000-5 は、太字で示した国際蒸気表カロリー、熱力学カロリー、15度カロリーの3つを(非推奨の単位としてではあるが)挙げている。15度カロリーは実験的に値が決定される単位であり、ISOでは値を定めていない。

|| align="right" | ~4.219 || ~0.2370

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|4度カロリー || cal || align="right" | ~4.2045 || ~0.23784

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|平均カロリー || cal || align="right" | ~4.19002 || ~0.238662 || NISTによる

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|旧国際蒸気表カロリー || || align="right" | ~4.18684 || ~0.238844 || 廃止

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|国際蒸気表カロリー || cal || align="right" | 4.1868 || ~0.238846 || 定義値

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|旧計量法カロリー|| || align="right" | 4.18605 || ~0.238889 || 定義値、廃止

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|15度カロリー || cal || align="right" | ~4.18580 || ~0.238903 || [外部リンク] NIST Guide for SI: Factors for Units Listed Alphabetically

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|15度カロリー || cal || align="right" | ~4.1855 || ~0.23892 || CIMP1950による

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|熱力学カロリー || cal || align="right" | 4.184 || ~0.239006 || 定義値

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|IUNSカロリー || || align="right" | 4.182 || ~0.239120 || 定義値

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|20度カロリー || cal || align="right" | ~4.18190 || ~0.239126 ||

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◇水の比熱に基づくカロリー

カロリーの元々の定義は、「1グラムの水の温度を標準大気圧下で1℃上げるのに必要な熱量」である。ただし水の比熱はその温度によって異なり、0℃で 4.218 J/g、34.5℃で 4.178 J/g の最小値、100℃で 4.216 J/g となる。そのため、何度の水によって定義するかによって各種の「カロリー」が生まれることになる。

例えば水 1 g の温度を15℃前後で1℃上げる(14.5℃から15.5℃に上げる)のに必要な熱量は15度カロリー(、記号:cal₁₅)という。標準カロリー () ともいう。その値はアメリカ国立標準技術研究所 (NIST) によれば 4.18580 J、国際度量衡委員会 (CIPM) 1950 によれば、4.1855(5) J である(括弧内は最終桁の誤差)。

一般に、水 1 g の温度をt−0.5℃からt+0.5℃に上げるのに必要な熱量をt度カロリー(、記号:cal_t)という。ただし例外的に、0度カロリーは、0℃から1℃までで定義される。そのほか、20度カロリー、17度カロリー、4度カロリー(事実上3.98度カロリーと同じ。水の密度が最大になる温度)などが使われる。

0℃から100℃まで上げるに必要な熱量の1/100は平均カロリー(、記号 cal_mean)と呼ばれる。

しかしこれらは全て、実験的に求まる値であり常に誤差を伴う。この問題を避けるため、ジュールで定義したカロリーが考え出された。

◇国際蒸気表カロリー

国際的には国際蒸気表カロリー(、記号:cal_IT)(単に「ITカロリー」と呼ぶ場合が多い)がよく使われる。これは1956年の国際蒸気性質会議(IAPS,現 国際水・蒸気性質会議 (IAPWS))で正確に 1 cal_IT = 4.186 8 J と定義された。

1926年から1956年までは、1 cal = 1/860 int. Wh = 180/43 int. J ≒ 4.186047 int. J という定義が使われていた。「Int.(international、国際)」とはかつて使われていた国際電気単位(国際単位系とは無関係)を示す記号で、国際ジュールは int. J = (int. V) / (int. Ω) と定義され、J = N·m と定義される絶対ジュール(実用ジュール)とはわずかに異なっていた。その値は国などによって微妙に異なったが、1949年の第9回国際度量衡総会 (CGPM) で決定された平均国際電気単位では int. J = (1.00034 V) / (1.00049 Ω) ≒ 1.00019 J なので cal ≒ 4.186842 J となる。

◇熱力学カロリー

現在の日本(1999年10月1日からの新計量法下)では、熱力学カロリー(、記号:cal)を使う。熱化学カロリー ()、定義カロリー () ともいう。1 cal_th = 4.184 J と定義されており、ほぼ 17度カロリー cal に等しい。

1929年、F.R.ビチョウスキー () とF.D.ロッシーニ () が18度カロリー cal と同じになるように定義した cal = 4.1833 int. J が元になっている。当時は 4.1850 J に等しいとされたが、1949年の平均国際電気単位では ~4.184095 J となる。

◇旧計量法カロリー

日本の旧計量法(1951年〜1992年)では、カロリーの定義として、温度 t を指定した t 度カロリーか、温度を指定しないならば 1 cal = 4.18605 J という値が定義されていた。この後者を旧計量法カロリーという(計量法改正前は単に計量法カロリーといった)。なお、組立単位では t 度カロリーは不可で、旧計量法カロリーのみが使えた。

旧計量法カロリーは国際蒸気カロリーに近いが少し小さい。これは、旧国際蒸気カロリーの国際電気単位による定義を、換算なしでそのまま絶対単位による定義 1 cal = 1/860 Wh = 180/43 J ≒ 4.186047 J としたためである。またさらにその数値を丸めて小数表現にしてある。

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