historia e teknologjisë Është vërtet interesante. Ndërsa shkenca aktualisht po përjeton kohë "konfuze", shkenca teknologjike po lulëzon. Është vërtet mahnitëse të shohësh prapa dhe të shohësh se si lindën konceptet që janë të zakonshme sot, por jo shumë kohë më parë ato ishin revolucionare.
Ky është rasti me konceptin e «»numëroni kaloritë"nga ushqimi që hamë, meqenëse, siç mund të zbulojmë se sa kalori ka një ushqim, sa kalori na duhen çdo ditë dhe më e rëndësishmja..." që është saktësisht një kalori.
E gjithë kjo dhe shumë më tepër është ajo që do të shqyrtojmë në këtë Raport historik mbi origjinën e kalorimetritLe të fillojmë! Le të shqyrtojmë evolucionin e tij dhe zbatimet që ka pasur përtej (gjë që nuk është një arritje e vogël) thjesht njohjes së numrit të kalorive në çdo lloj ushqimi!
Fillimi i konceptit të "numërimit të kalorive"
Fillimi i një viti të ri do të thotë një përpjekje tjetër për t'i kushtuar më shumë vëmendje asaj që hamë, me shpresën e pafundme për të holluar belin, për t'u rikthyer në formë dhe për të përmirësuar shëndetin tonë. Natyrisht, mendimet tona kthehen te numërimi i kalorive si zgjidhja ideale. Wilbur O. Atwater i cili ia prezantoi publikut amerikan kalorinë si njësi të energjisë për ushqimin.
Atwater ishte profesor i kimisë në Universiteti Wesleyan, në Connecticut, nga viti 1873 deri në vitin 1907Interesi i saj për të ushqyerit dhe metabolizmin evoluoi me kalimin e kohës, veçanërisht pasi udhëtoi për në Mynih dhe mësoi rreth teknikave gjermane për analizimin e përmbajtjes ushqyese të ushqimit. Ai hetoi korrelacionin midis energjisë kimike të ushqimit dhe punës manuale.sepse ai donte të sigurohej që punëtorët të kishin një dietë të duhur.
Në 1887Atwater publikoi një artikull me titull «Energjia potenciale e ushqimit«, në të cilën ai e përcaktoi kalorinë si sasia e nxehtësisë që do të rriste temperaturën e një kilogrami ujë me një gradë Celsius (ose një paund ujë në 4 gradë Fahrenheit). Ai donte të tregonte se një njësi e nxehtësisë mund të jetë një njësi e energjisë mekanike, kështu që ai e përcaktoi gjithashtu një kalori si 1,53 këmbë-ton, domethënë forcën e nevojshme për të ngritur një ton një këmbë (30,48 cm).
Si funksionon në të vërtetë një kalorimetër?
Në artikullin e tij, Atwater renditi kaloritë e ushqimeve të ndryshme për kile (0,45 kg). Shifrat e tij bazoheshin në vlerësimet e tij të sasitë e lëndëve ushqyese, proteinave, yndyrnave dhe karbohidrateve në secilin ushqimpërveç disa eksperimenteve. Edhe pse numërimi modern i kalorive për këto ushqime ndryshon pak nga ai i Atwater, ne ende përdorim vlerësimet e tij se një gram proteina përmban 4,1 kalori dhe një gram lipide 9,3 kalori.
Një nga instrumentet që Atwater përdori në eksperimentet e tij ishte një kalorimetër bombëKy instrument, i cili përdorej gjerësisht në atë kohë, Mat nxehtësinë e çliruar gjatë një reaksioniNjë mostër vendoset në një enë çeliku reagimi të quajtur bombë, e cila është zhytur në ujë. Një rrymë elektrike ndez mostrën dhe banja me ujë thith nxehtësinë që rezulton. Temperatura e ujit regjistrohet në intervale të caktuara.
Atwater, së bashku me fizikantin e Wesleyan Edward Rose dhe kimisti Francis BenediktiAi zhvilloi gjithashtu një kalorimetër të frymëmarrjes. Kjo i lejoi shkencëtarët të vlerësonin kaloritë e konsumuara nga një subjekt njerëzor duke matur marrjen e oksigjenit nga personi, prodhimin e dioksidit të karbonit dhe sasinë që rezulton nga nxehtësia e prodhuar.
Kalorimetri ishte një kuti bakri me përmasa 1,8 x 1,4 x 2,1 metra të larta, 1,4 metra të gjera dhe 1,2 metra të thella, e veshur me dru dhe zink për të ruajtur një temperaturë konstante. Subjekti qëndroi në kuti deri në 12 ditë, duke kryer detyra të ndryshme të caktuara, nga pushimi deri te ushtrimet fizike. Këto studime u bënë themeli për të kuptuar shkallët metabolike.
Dhe kështu arritëm të numërojmë kaloritë… përveçse nuk është tamam kështu…
Përcaktimi i kalorive zgjati dekada, dhe pastaj erdhi korriku
Atwater nuk e shpiku termin kalori. Ky dallim zakonisht i atribuohet Nicolas Clément, profesor i kimisë Konservatori i Arteve dhe Zanateve të ParisitNë vitin 1819, Clément po jepte një kurs mbi kiminë industriale dhe i duhej një njësi matëse e nxehtësisë për të shpjeguar se si motorët me avull e shndërronin nxehtësinë në punë.
Ai arriti në kalori, të cilën e përcaktoi si sasinë e nxehtësisë së nevojshme për të rritur temperaturën e 1 kg ujë me 1 °C, i njëjti përkufizim i përdorur më vonë nga Atwater. Megjithatë, Clément ishte më i saktë në specifikimin se matja u mor nga 0 në 1 °C.Shkencëtarët pranuan përkufizimin e Clément dhe kaloria hyri në tekstet shkollore franceze të fizikës.
Midis këtyre teksteve ishin dy nga fizikani francez Adolphe Ganot të cilat u përkthyen në disa gjuhë. Universitetet në Evropë dhe Shtetet e Bashkuara i përdorën këto tekste shkollore të njohura deri në fillim të shekullit të 20-të. Dhe kështu, "kaloria" e Clément hyri në gjuhën angleze.
Ndërkohë, megjithatë, qarkullonte një tjetër përkufizim i kalorisë. Në 1852, kimisti francez Pierre Favre dhe fizikanti francez Johann Silbermann Ata e përcaktuan kalorinë si:
Sasia e energjisë së nevojshme për të rritur temperaturën e një grami ujë me një gradë Celsius.
Një ndryshim në shkallë prej 1.000! Favre dhe Silbermann publikuan gjerësisht, dhe shkencëtarët gjermanë e përqafuan përkufizimin e tyre.
Në kërkim të një konsensusi mbi njësinë e matjes së kalorive
Në vitet 1870Përkufizimet kontradiktore të kalorisë e shtynë kimistin francez Marcelino Berthelot për të bërë një dallim. Ai e përcaktoi kalorinë (me shkronjë c të vogël) si një gram-kalori siç bënë Favre dhe Silbermann, dhe Kalorinë (me shkronjë c të madhe) si një kilogram-kalori siç bëri Clément.
Kaloria me shkronjë të vogël, nga ana tjetër, u bë e njohur si "kaloria e vogël", ndërsa Kaloria me shkronjë të madhe u bë e njohur si "kaloria e madhe". Në vitin 1894, mjeku amerikan Joseph Raymond, në librin e tij klasik shkollor «Një Manual i Fiziologjisë Njerëzore"Ai propozoi për ta quajtur kalorinë e madhe kilokaloriPor termi nuk u bë në modë deri disa vite më vonë.
Ndërkohë, «Shoqata Britanike për Avancimin e Shkencës Kam punuar në një njësi krejtësisht të ndryshme energjie: Korrik. Në 1882, William Siemens Ai e propozoi atë në korrik gjatë fjalimit të tij inaugurues si president i BAAS.
I hutuar nga kaloria, Siemens argumentoi:
"Shqetësimi i një njësie të tillë arbitrare është mjaftueshëm i dukshëm për të justifikuar futjen e një njësie të bazuar në sistemin elektromagnetik."
Ai e përcaktoi korrikun si: Energjia që shpërndahet në formën e nxehtësisë kur një rrymë elektrike prej një amper kalon nëpër një rezistencë prej një ohmi për një sekondë.
Kështu, kur Atwater kreu kërkimin e tij ushqyes mbi ushqimin, ai mundi të zgjidhte njësitë e energjisë termike:
- Do të kisha lexuar për kalorinë e Clément në tekstet shkollore të përkthyera të Ganot.
- Ai do të kishte mësuar rreth kalorisë së Favre dhe Silbermann gjatë trajnimit të tij pas doktoraturës në Gjermani.
- Dhe, si njeri i shkencës, ai ndoshta do të kishte dëgjuar për xhulin e propozuar, megjithëse përkufizimi i Siemens nuk u miratua deri në vitin 1889, në Kongresin e Dytë Ndërkombëtar të Elektricitetit.
James L. HargroveNjë studiues nga Universiteti i Xhorxhias ka hetuar historinë e kalorisë dhe ofron disa sugjerime se pse Atwater zgjodhi Kalorinë (me shkronjë të madhe C). Për një gjë, ishte e vetmja njësi energjie e listuar në fjalorët amerikanë. Dhe më e rëndësishmja, Kaloria kishte një shkallë të menaxhueshme rreth së cilës Atwater mund të krijonte një Marrja e rekomanduar ditore prej 2.000 kalorishNga ana tjetër, një konsum ditor prej 2 milion kalorish do të dukej i tepërt.
Nutricionistët amerikanë ndoqën shembullin e Atwater, i përforcuar nga tavolina që Atwater dhe punëtorët e saj të përgatitur për Departamenti Amerikan i Bujqësisëme numrin e kalorive të më shumë se 500 ushqimeve. Vajza e Atwater, HelenAi bashkëpunoi në laboratorin e tij për një dekadë. Pas vdekjes së babait të tij në vitin 1907, ai filloi të punonte në Zyra e Ekonomisë Vendase të USDA-së.
Si Kaloria ashtu edhe kaloria u vjetëruan zyrtarisht në vitin 1948. kur bashkësia shkencore ndërkombëtare e përvetësoi xhulin si njësinë standarde të energjisëSiç theksoi Siemens, ishte shumë konfuze të kishe dy përkufizime të ndryshme që dalloheshin vetëm nga shkronja e madhe dhe urdhrat e madhësisë. Megjithatë, deri më sot, etiketat ushqyese në Shtetet e Bashkuara ende rendisin kaloritë, ndërsa në vendet e tjera vlerat jepen si në kcal ashtu edhe në xhaul.
Kalorimetrat udhëhoqën projektimin e gjeneratorëve të avullit
Nutricionistët nuk ishin të vetmit që interesoheshin për kaloritë. Në fillim të shekullit të 20-të, kërkesa për energji elektrike po rritej në mënyrë të jashtëzakonshme dhe komunat në shumë vende po ndërtonin termocentrale të reja. Me shpikjen e turbinës me avullGjeneratorët u bënë më kompleksë dhe kaldajat funksiononin në temperatura dhe presione më të larta.
Inxhinierët kishin nevojë urgjente të dhëna rreth pajisjeve tuaja me avullMegjithatë, atyre u mungonin vlerat e standardizuara ndërkombëtarisht për vetitë e ujit dhe avullit. Kështu që ata iu drejtuan kalorimetrave, të cilët u rikthyen te qëllimi fillestar i Clément: për të matur punën e bërë nga avulli.
Nga 1921 dhe për gati dy dekada, Nathan Osborne, Harold Stimson dhe Defoe Ginnings Ata punonin në Byroja Kombëtare e Standardeve të Shteteve të Bashkuara (tani Instituti Kombëtar i Standardeve dhe Teknologjisë) pikërisht për këtë çështje. Ekipi zhvilloi kalorimetrin elegant të paraqitur më poshtë për të studiuar kapacitetin e nxehtësisë dhe nxehtësinë e avullimit të ujit në temperatura deri në 100 °C.
Instrumenti (i cili është prerë për të treguar pjesën e brendshme), funksiononte në mënyrë të ngjashme me kalorimetrat e bombave të përdorura nga Atwater. Mbulesa e brendshme sferike përmbante mostrën e ujitEnergjia u shtua nëpërmjet një rryme elektrike dhe shkencëtarët vëzhguan ndryshimin e gjendjes. Të dhënat e tyre udhëhoqën projektimin dhe vlerësimin e pajisjeve të fuqisë së avullit. deri në vitet 1960.
Siç vuri në dukje Osborne në raportin e tij të vitit 1925 «Kalorimetria e një lëngu", miratimi dhe përmirësimi i ngrohës elektrikë, termometra me rezistencë dhe termoçifte Ata lejuan që kalorimetrat të bëheshin një mjet i besueshëm dhe i saktë matjeje në kërkimin termik.
Dhe kështu, qoftë duke llogaritur energjinë e ushqimit apo kapacitetin e nxehtësisë së ujit, Kalorimetrat kanë qenë instrumente të vlefshme për kimistët, fizikantët dhe inxhinierët për më shumë se dy shekuj.Ndërsa hyjmë në një vit të ri, dhe ndërsa shumë prej nesh interesohen përsëri për kaloritë, duket e përshtatshme t'u bëjmë homazh instrumenteve që i numërojnë ato.
