Qual é a relação entre as seguintes unidades de energia: caloria e Joule?
Passo 1
O enunciado pergunta qual é a relação entre as unidades de energia “caloria” e “Joule”. Não foram dados valores nem qual definição de caloria usar, portanto vou explicitar as definições relevantes e adotar a convenção mais usada em física/química para conversão.
Passo 2
O que é o Joule?
- O Joule é a unidade de energia do Sistema Internacional (SI).
- Definição operacional simples: um Joule é o trabalho realizado por uma força de um Newton deslocando um corpo por um metro na direção da força. Em termos de unidades básicas:
Explicando devagar:
(Newton) é unidade de força; multiplicando por
(metro) obtém-se trabalho/energia em Joules.
Passo 3
O que é a caloria? (atenção às variantes)
- Historicamente, “caloria” foi definida como a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de
de água em sob condições específicas. Isso gerou várias definições ligeiramente diferentes (caloria “15°C”, caloria internacional, etc.). - Em física/termodinâmica prática usa-se a chamada caloria termodinâmica/termocimática padronizada. A convenção mais corrente usada para conversão é a caloria termodinâmica definida pela relação fixa abaixo. Para evitar confusão: quando em rótulos de alimento aparece “Caloria” com C maiúsculo, geralmente significa quilocaloria (
).
Passo 4
Valor de conversão padrão que vamos usar
- A conversão aceita e amplamente usada entre a “pequena caloria” (
) e o Joule é: - Essa é a definição acostumada em química e física (a caloria termodinâmica é frequentemente tomada como exatamente
, para cálculos práticos). Algumas referências históricas dão números ligeiramente diferentes (como para uma definição antiga), mas para provas e aplicações práticas use .
Passo 5
Como usar a relação na prática — conversão cal → J (exemplo e método)
- Fórmula de conversão: multiplicar pelo fator
. - Exemplo: converter
em Joules. Cálculo:
- Explicação do “cancelamento de unidades”: o fator
faz com que a unidade “cal” se cancele e reste “J”.
Passo 6
Conversão J → cal (exemplo e método)
- Inverter o fator:
- Exemplo: converter
em calorias:
- Na prática de prova, basta dividir os Joules por
para obter calorias.
Passo 7
Sobre a caloria usada em alimentos (dica importante para provas e exame mental)
- Em nutrição “Caloria” com
maiúsculo costuma significar quilocaloria ( ). - Portanto:
- Ex.: uma barra com
(nutrição) tem (ou ).
Passo 8
Resumo prático e dicas para prova
- Use
sempre que for converter calorias pequenas para Joules. - Para converter Joules para calorias, divida por
. - Lembre-se de ficar atento ao uso de “Cal” (quilocaloria) em contextos alimentares.
- Se a questão mencionar uma definição histórica específica da caloria, verifique se o enunciado dá outro fator; caso contrário use
.