カロリーからデカジュールへの換算

カロリー（cal）について

カロリーは、4.184 ジュール にあたるエネルギーの単位です。記号は cal です。もともとは水 1 グラム の温度を 1 セルシウス度 上げるのに必要な熱として定められました。SI の単位ではありませんが、食べ物と熱が語られる場面ではほとんどどこでも生き残っています。

当初の定義は扱いにくいものでした。答えが出発点の温度によって変わるからです。水を 14.5 度から 15.5 度へ温めるには、19.5 度から 20.5 度へ温めるよりわずかに多くの熱が要ります。そのため、15 度 カロリー、平均 カロリー、国際蒸気表 カロリー など、いくつもの競合する カロリー が存在しました。現在用いられる熱化学 カロリー は、ちょうど 4.184 ジュール と単純に定義されており、水とのつながりを完全に断ち切って、この曖昧さに決着をつけました。

より大きな混乱は尺度のほうにあります。アメリカの食品包装に印刷されている カロリー は、この単位ではまったくなく、1000 倍大きい キロカロリー です。大文字の C で書き分けられることもあります。60 カロリー と表示された ビスケット は、実際にはここで説明している単位の 6 万個分を含んでいます。この慣行は根を張っており、変わる見込みは薄いので、栄養の数値と物理の数値は別の読み方をしなければなりません。

化学は、物理が先へ進んだあとも長く カロリー を保ちました。反応エンタルピー、結合エネルギー、生成熱は、20 世紀の大半にわたって 1 モル あたりの キロカロリー で表にまとめられ、古い文献や現在のアメリカの教科書の一部では今もそうです。SI で対応する 1 モル あたりの キロジュール の数値は 4.184 倍大きく、どちらのつもりかを読み違えると、もっともらしく見える誤りが生まれます。

栄養学がこれを使うのは、人のエネルギー収支がたまたま キロカロリー で扱いやすい尺度に収まるからで、1 日の必要量はおよそ 2000 です。ジュール で表せば同じ数値は 850 万ほどになり、正確ではあるものの、頭のなかで扱うのは難しくなります。

一部の国では、空調と冷凍の能力をいまも 1 時間あたりの キロカロリー で格付けしており、燃料の発熱量は古い工学の表では 1 グラム あたりの カロリー で示されます。

1 カロリー は、ちょうど 4.184 ジュール、0.001 キロカロリー、およそ 0.00116 ワット時 に等しくなります。

デカジュール（daJ）について

デカジュール は、10 ジュール にあたるエネルギーの単位です。記号は daJ です。ジュール の 倍量 単位のなかでもっとも書かれることが少ないのですが、それは量そのものが縁遠いからではなく、デカ が メートル法 全体でもっとも使われない 接頭語 だからです。単位そのものを覚えるより、その事情を知るほうが役に立ちます。

この量は、物理のなかでもとりわけ思い描きやすいものです。1 キログラム の砂糖の袋を 1 メートル 持ち上げる仕事は 9.81 ジュール、つまりほぼちょうど 1 デカジュール です。心臓は 1 拍あたりおよそ 1 ジュール を出しますから、10 拍ぶんにあたります。英国で免許なしに持てる空気銃の弾は最大 16 ジュール、1.6 デカジュール 余りを運びます。いずれも、体が努力として直に理解できる量です。

デカ が日常に生き残っているのは数えるほどの場所で、そのほとんどが質量に関わります。オーストリア、ポーランド、ハンガリー、チェコ の地では、総菜売り場がいまも デカグラム で量り売りをしており、客は 200 グラム ではなく 20 デカ の ハム を頼みます。デカニュートン は 綱 や 索 の格付けに、フランス では 牽引 能力に使われます。ちょうど 1 キログラム の重さに近いからです。

それ以外の場面では、この 接頭語 はただ負けました。工学は 1000 倍きざみに整えられ、キロ が基本単位のすぐ上に座ります。そうなると、2 桁の数字がすでによりよく果たしている仕事のほかに、デカ にすることは残っていません。40 ジュール と書くほうが 4 デカジュール より短く、暗算なしに 400 ジュール や 4 キロジュール と同じ表に正しく並びます。

名前は違っても、この尺度そのものは知っておく価値があります。人のひとつひとつの動作の尺度だからです。球を投げる、重い扉を閉める、満杯の やかん を こんろ に載せる、弓を引く。どれも数十 ジュール を要します。包装材や保護具の衝撃試験もここで定められ、空気銃や工業用の 打ち込み 工具に関する規則のエネルギー上限も同じ範囲に書かれます。

文書のなかで デカジュール に出会ったら、どちらの向きにも 1 手で換算できます。10 倍すれば ジュール、100 で割れば キロジュール です。どちらの形も正確で、今日の仕様書のほかの数値と そろう のは ジュール の形のほうです。

1 デカジュール は、10 ジュール、およそ 2.39 カロリー、およそ 0.00278 ワット時 に等しくなります。