3 줄에서 칼로리(으)로 변환

줄(J)에 대하여

줄은 국제단위계에서 에너지와 일과 열의 단위입니다. 기호는 J 입니다. 1 줄은 1 뉴턴의 힘이 그 작용점을 1 미터 옮길 때 하는 일이며, 동시에 1 와트의 일률이 1 초 동안 흐를 때 쓰이는 에너지이기도 합니다.

이 같음이야말로 이 단위가 있는 까닭입니다. 19 세기 이전에 열과 역학적 일은 서로 다른 것으로 여겨져 다른 단위로 재어졌습니다. 열은 칼로리, 일은 피트파운드였습니다. 제임스 프레스콧 줄은 일정한 양의 역학적 일이 늘 같은 양의 열을 낳는다는 것을 여러 해에 걸쳐 보였습니다. 가장 잘 알려진 것은 떨어지는 추로 돌린 날개바퀴로 물을 저어 온도가 오르는 것을 잰 실험입니다. 이 환율, 곧 열의 일당량을 정한 일이 역학과 열역학을 하나의 학문으로 묶었습니다.

기본 단위를 통해 정의되므로 줄은 모든 것을 잇습니다. 뉴턴미터이고, 와트초이며, 쿨롬볼트이고, 킬로그램 제곱미터 매 초 제곱이기도 합니다. 물리학의 어느 갈래가 말하고 있느냐에 따라 이 꼴들이 저마다 실제로 쓰입니다. 전기의, 역학의, 열의, 화학의 에너지가 모두 같은 단위로 세어지고, 그래서 체계 전체에 걸친 에너지 셈이 비로소 가능해집니다.

이 눈금은 쓸모 있는 뜻에서 사람의 크기에 맞습니다. 사과 하나를 1 미터 들어 올리는 데 약 1 줄이 듭니다. 심장이 한 번 뛰는 데 약 1 줄이 듭니다. 책상에서 교과서를 떨어뜨리면 약 10 줄이 풀려납니다. 그 아래에서는 줄이 다루기 성가셔져 접두어가 붙은 단위가 이어받고, 그 위에서는 킬로줄과 메가줄이 같은 구실을 합니다.

음식의 에너지는 본디 줄로 잽니다. 오스트레일리아와 뉴질랜드와 유럽연합의 표시는 칼로리와 나란히, 또는 그 대신에 킬로줄을 적습니다. 일반의 쓰임에서 칼로리가 살아남은 것은 주로 버릇 때문이며, 1 칼로리가 4.184 줄이라는 환산은 재어진 것이 아니라 정의로 정해진 것입니다.

영양, 탄도학, 전지의 용량, 레이저의 출력, 폭약의 위력, 그리고 지진이 풀어놓는 에너지가 모두 줄이나 그 배수 단위로 적힙니다. 전혀 다른 분야에서 온 양들을 곧바로 견줄 수 있게 되는 것입니다.

1 줄은 1 뉴턴미터, 1 와트초, 약 0.239 칼로리, 약 0.000278 와트시와 같습니다.

칼로리(cal)에 대하여

칼로리는 4.184 줄에 해당하는 에너지 단위입니다. 기호는 cal 입니다. 본디 물 1 그램의 온도를 섭씨 1 도 올리는 데 드는 열로 정의되었습니다. 국제단위계의 단위는 아니지만, 음식과 열이 이야기되는 자리에서는 거의 어디서나 살아남았습니다.

처음의 정의는 다루기 성가셨습니다. 답이 출발 온도에 따라 달라지기 때문입니다. 물을 14.5 도에서 15.5 도로 데우는 데는 19.5 도에서 20.5 도로 데우는 것보다 조금 더 많은 열이 듭니다. 그래서 15 도 칼로리, 평균 칼로리, 국제 증기표 칼로리 등 여러 경쟁하는 칼로리가 있었습니다. 지금 쓰는 열화학 칼로리는 정확히 4.184 줄이라고 단순하게 정의되어, 물과의 연결을 온전히 끊고 이 모호함을 끝냈습니다.

더 큰 혼란은 척도 쪽에 있습니다. 미국의 식품 포장에 인쇄된 칼로리는 이 단위가 전혀 아니라 1000 배 큰 킬로칼로리이며, 대문자 C 로 가려 쓰기도 합니다. 예순 칼로리라고 적힌 비스킷은 실은 여기서 말하는 단위의 육만 개를 담고 있습니다. 이 관행은 뿌리를 내려 바뀔 가망이 적으므로, 영양의 숫자와 물리의 숫자는 다른 눈으로 읽어야 합니다.

화학은 물리가 앞으로 나아간 뒤에도 오래도록 칼로리를 지켰습니다. 반응 엔탈피, 결합 에너지, 생성열은 20 세기의 대부분 동안 몰당 킬로칼로리로 표에 실렸고, 옛 문헌과 지금의 미국 교과서 일부에서는 여전히 그러합니다. 국제단위계로 대응하는 몰당 킬로줄의 값은 4.184 배 크며, 어느 쪽을 뜻하는지 잘못 읽으면 그럴듯해 보이는 오류가 생깁니다.

영양학이 이를 쓰는 까닭은 사람의 에너지 수지가 마침 킬로칼로리에서 다루기 좋은 눈금에 놓이기 때문이며, 하루 필요량은 약 이천입니다. 줄로 적으면 같은 값이 팔백오십만쯤 되는데, 정확하지만 머릿속에서 다루기는 더 어렵습니다.

어떤 나라에서는 냉난방과 냉동의 능력을 아직도 시간당 킬로칼로리로 매기고, 연료의 발열량은 옛 공학 표에서 그램당 칼로리로 나타냅니다.

1 칼로리는 정확히 4.184 줄, 0.001 킬로칼로리, 약 0.00116 와트시와 같습니다.