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カロリーは、熱のカロリー理論に由来するエネルギーの単位です。[ 1 ] [ 2 ]小さなカロリーまたはグラムカロリーは、1ミリリットルの水の温度を1℃（または1ケルビン）上昇させるのに必要な熱量として定義されます。 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]米国では、栄養学で使用される「カロリー」という用語は、キロカロリー（1 kcal = 1000 cal）を指します。[ 1 ] [ 3 ]
栄養学や食品科学では、カロリーという用語と記号calは、世界のさまざまな地域で大きな単位または小さな単位を指す場合があります。一般的に、出版物やパッケージラベルでは、食品のエネルギー値を1食分あたりまたは重量あたりで表したり、推奨される食事カロリー摂取量、[ 6 ] [ 7 ]代謝率などを表すために使用されます。混乱を避けるために、大きなカロリーを指す場合は、スペルをCalorie、記号をCal（どちらも大文字のC）にすることを推奨する著者もいますが、 [ 8 ]この慣例はしばしば無視されています。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
物理学や化学では、カロリーという言葉とその記号は通常、小さい方の単位を指し、大きい方の単位はキロカロリー（kcal）と呼ばれます。しかし、カロリーは国際単位系（SI）の一部ではなく、廃止された単位とみなされています[ 2 ] 。エネルギーのSI誘導単位であるジュール（J）[ 9 ] 、または1,000ジュールを表すキロジュール（kJ）に置き換えられています。
カロリーとジュールの正確な等価性は長年にわたって変化してきたが、熱化学と栄養学では現在、1（小）カロリー（熱化学カロリー）は正確に4.184 Jに等しく、したがって1キロカロリー（1大カロリー）は4184 Jまたは4.184 kJであると一般的に想定されている。[ 10 ] [ 11 ]
「カロリー」という用語は、ラテン語のcalor 「熱」に由来します。[ 12 ]これは、1819年から1824年にかけての実験的熱量測定に関する講義で、熱エネルギーの単位としてニコラ・クレマンによって初めて導入されました。これが「大きな」カロリーでした。 [ 2 ] [ 13 ] [ 14 ]この用語（小文字の「c」で表記）は、1841年から1867年の間にフランス語と英語の辞書に掲載されました。
同じ用語は、 1852年にピエール・アントワーヌ・ファーブル（化学者）とジャン・ティエボー・ジルベルマン（物理学者）によって「小さな」単位を表すのに用いられた。
1879年、マルセラン・ベルテロはグラムカロリーとキログラムカロリーを区別し、大きな単位には大文字の「C」で始まる「カロリー」を使うことを提案した。[ 2 ]この用法は、1887年にウェズリアン大学の教授であったウィルバー・オリン・アトウォーターが食品のエネルギー含有量に関する影響力のある論文で採用した。[ 2 ] [ 13 ]
より小さい単位は、米国の医師ジョセフ・ハワード・レイモンドが1894年の教科書『A Manual of Human Physiology』で使用した。[ 15 ]彼は「大きい」単位を「キロロリー」と呼ぶことを提案したが、この用語が定着したのは数年後のことだった。
小さなカロリー（cal）は、1896年にCGSシステムの単位として認められました[ 2 ] [ 14 ]。これは、既に存在していたエネルギーのCGS単位であるエルグ（1864年にクラウジウスによってergonという名前で最初に提案され、1882年に正式に採用された）と並んでいます。
1928年には、カロリーの2つの主要な定義から生じる可能性のある混乱と、それらを区別するために大文字を使用するという考え方が適切かどうかについて、すでに深刻な苦情が出ていました。[ 16 ]
ジュールは、1948年の第9回国際度量衡総会で正式に採用されたエネルギーのSI単位である。 [ 17 ] [ 9 ]カロリーは、SIパンフレットの第7版で非SI単位の例として言及されている。[ 10 ]
「小カロリー」は、1グラムの水の温度を1 ℃（または 1K、これは水の融点と沸点の間の間隔の1パーセントの目盛りと同じ増分である）上昇させるのに必要なエネルギー量として広く定義されています。[ 4 ] [ 5 ]この温度上昇を達成するために必要な実際のエネルギー量は、大気圧と開始温度に依存します。これらのパラメータの選択の違いにより、この単位の正確な定義がいくつか異なっています。
古い文献で最も一般的な定義は、 15 ℃カロリーと熱化学カロリーの2つである。1948年までは、後者は4.1833国際ジュールと定義されていた。現在の標準である4.184 Jは、新しい熱化学カロリーが以前と同じ量のエネルギーを表すように選択された。[ 19 ]
北米では、栄養学の文脈では、ほぼ例外なく「大きな」単位が使われています。[ 23 ] [ 24 ]政府の出版物でも、一般的には小文字の「c」と記号「cal」で「cal」と表記されます。[ 6 ] [ 7 ] SI単位のキロジュール（kJ）は、法律や科学の文脈で代わりに使われることがあります。[ 25 ] [ 26 ]アメリカの栄養士のほとんどはキロジュールよりもキロカロリーを好みますが、生理学者のほとんどはキロジュールを好みます。他のほとんどの国では、栄養士はキロカロリーよりもキロジュールを好みます。[ 27 ]
ヨーロッパでは、栄養成分表示ラベルにおいて、エネルギーはキロジュールとキロカロリーの両方で表され、それぞれ「kJ」と「kcal」と略されます。[ 28 ]
中国ではキロジュールのみが表記される。[ 29 ]
この単位は、食品エネルギー、つまりさまざまな種類の食品を代謝する際の比エネルギー（質量あたりのエネルギー）を表すために最も一般的に使用されます。たとえば、脂肪（トリグリセリド脂質）は1グラムあたり9 キロカロリー（kcal/g）を含み、炭水化物（糖類とデンプン）とタンパク質は約4 kcal/gを含みます。[ 30 ]食品中のアルコールは7 kcal/gを含みます。[ 31 ]「大きな」単位は、「1日あたりのカロリー」のように、推奨される栄養摂取量または消費量を表すためにも使用されます。
ダイエットとは、体重を減らしたり、維持したり、増やしたり、あるいは糖尿病や肥満などの病気を予防したり治療したりするために、食事を規則的に摂る習慣のことです。体重減少はカロリー摂取量の減少に依存するため、様々な種類のカロリー制限食が一般的に効果的であることが示されています。[ 32 ]
他の科学的な文脈では、「カロリー」という用語と記号「cal」はほぼ常に小さい単位を指し、「大きい」単位は一般的に「キロカロリー」と呼ばれ、記号は「kcal」です。これは主に、化学反応または相変化で放出されるエネルギー量を、通常は物質1モルあたりで表すために使用され、キロカロリー/モルのように表されます。[ 33 ]また、生成エンタルピーや活性化障壁の大きさなど、反応エネルギーに関連する他のエネルギー量を指定するためにも時折使用されます。[ 34 ]しかし、SI単位であるジュール（J）や、キロジュール（kJ）などのメートル法の倍数に取って代わられつつあります。[ 35 ]
化学においてこの方法が長く使われているのは、水溶液中の反応によって放出されるエネルギー（試薬1モルあたりのキロカロリーで表される）が、試薬の濃度（モル/リットル）に溶液の温度変化（ケルビンまたは摂氏）を掛けた値に数値的に非常に近いからである。しかし、この推定では溶液の体積熱容量 が1 kcal/( L ⋅ K )であると仮定しているが、これは純水の場合でさえ正確ではない。[ 36 ]
ITカロリーと熱化学カロリーはどちらも水の熱容量とは完全に独立しています。