Num recipiente com água está uma bomba de aço selada, e dentro dela, de tempos a tempos, uma amostra acende-se: à sua volta espalha-se um halo alaranjado, e pela água sobem do fundo bolhas de vários tamanhos, cada uma ao seu ritmo. A superfície da água respira, a coluna do termómetro à direita sobe depois do clarão e chega à marca amarela, e ao longo da escala em baixo o cursor de leitura corre de uma borda à outra.
Ficha da unidade
Fora do SI · mantida para a nutrição ficha 1/1 · rev. 2026-09Caloria cal · kcal
Unidade fora do SI · grandeza: energia · exatamente 4,184 joules
A unidade que comemos
O número no pacote de bolachas parece o resultado de uma medição, mas não houve medição nenhuma. Ninguém queimou essas bolachas num calorímetro: pegou-se no teor de proteínas, gorduras e hidratos de carbono, multiplicou-se por quatro, nove e quatro, somou-se — e imprimiu-se. Os fatores foram escolhidos pelo químico norte-americano Wilbur Atwater no fim do século dezanove, comparando quanta energia dos alimentos o fogo liberta e quanta fica para a pessoa depois de a digestão e os rins tomarem a sua parte.
A diferença entre estes dois números não é uma ninharia. A clara de ovo seca dá numa bomba de aço cerca de cinco vírgula sete quilocalorias por grama, ao passo que o organismo recebe umas quatro, porque o azoto sai com a ureia sem arder por completo. A fibra arde na bomba tão bem como o açúcar, mas no intestino mal é aproveitada em metade, e mesmo isso por forças alheias — o trabalho das bactérias —, e por isso as regras europeias atribuem-lhe apenas duas quilocalorias por grama.
A própria unidade vem de uma época em que o calor era tido por uma substância: a caloria designava a quantidade de «calórico» necessária para aquecer um grama de água um grau. A substância nunca foi encontrada, a teoria ruiu, mas a unidade sobreviveu, porque se revelou uma medida cómoda nas experiências com água, e por fim foi definida simplesmente como um número de joules — quatro vírgula cento e oitenta e quatro, sem qualquer menção à água.
A minúscula cal é a pequena caloria, enquanto a maiúscula Cal dos livros norte-americanos de nutrição designa a quilocaloria, exatamente mil vezes mais, de modo que a mesma letra difere três ordens de grandeza de uma edição para outra. Num texto técnico o mais seguro é escrever kcal, sem ponto, e reservar «valor calórico» para uma propriedade do alimento, e não para o nome da unidade.
Há mais do que uma caloria, e não são iguais: a termoquímica vale exatamente quatro vírgula cento e oitenta e quatro joules, a internacional quatro vírgula mil oitocentos e sessenta e oito décimos de milésima, e a de quinze graus é definida por uma verdadeira experiência com água. Além disso, o número do rótulo não é obtido num calorímetro mas por cálculo, e a própria unidade há muito foi substituída pelo joule em toda a parte menos na cozinha.
01 · Definição
um grama de água por grau · a bomba · correções de AtwaterHistoricamente, a caloria é a quantidade de calor que eleva um grau Celsius um grama de água, e a definição revelou-se frágil, porque a capacidade térmica da água depende ela própria da temperatura. Daí várias calorias ao mesmo tempo: a de quinze graus, contada no intervalo entre catorze e meio e quinze e meio, a internacional das tabelas de vapor e a termoquímica, que por fim foi simplesmente igualada a quatro vírgula cento e oitenta e quatro joules.
Essa definição é definitiva, e a experiência com água fica apenas como lembrança da origem. É, ainda assim, cómoda, porque a relação simples sobreviveu: uma quilocaloria continua a aquecer um quilograma de água cerca de um grau, e por isso qualquer número alimentar se traduz facilmente numa imagem — uma lata de refrigerante açucarado despejada numa chaleira levaria um litro de água quase à fervura.
Com a comida é mais complicado, porque uma pessoa não é um forno. Numa bomba de aço sob trinta atmosferas de oxigénio tudo arde sem resíduo, ao passo que no organismo parte da energia sai por digerir, parte gasta-se na própria assimilação e parte deixa o corpo com os compostos azotados. Atwater mediu estas perdas em pessoas numa câmara respiratória e deduziu fatores que quase não mudaram desde então: quatro quilocalorias por grama de proteína, nove por grama de gordura, quatro por grama de hidratos de carbono, sete por grama de etanol.
Mais tarde percebeu-se que mesmo estes números estão demasiado calculados em média. As amêndoas contadas pelo rótulo dão cerca de seis quilocalorias por grama, mas medidas em pessoas à volta de quatro vírgula seis, porque a gordura está fechada nas paredes celulares e parte dela passa sem ser digerida; nos frutos secos inteiros e nas leguminosas a diferença chega a um quarto. A unidade não tem culpa — conta joules com honestidade —, mas a maneira de a aplicar aos alimentos continua a ser uma aproximação de que a embalagem nada diz.
Porque é que a bomba sobrestima sempre
À esquerda a amostra está numa bomba de aço mergulhada em água: com o clarão uma chama espalha-se à sua volta, a água borbulha junto às paredes e a coluna do termómetro sobe exatamente tanto quanto permite o calor libertado para a quantidade de água deitada na camisa. À direita o mesmo está decomposto em duas colunas: o calor de combustão total e a parte que os fatores de Atwater atribuem a uma pessoa, e na proteína e nos frutos secos a diferença salta à vista. Mude a massa da amostra e a quantidade de água: a energia não depende da água, mas a subida da temperatura depende, e muito, e é nisso que está todo o truque da medição.
02 · Conversão
energia · prato · movimentoUma energia em três conversas
O primeiro separador distribui o número introduzido pelas unidades de energia. O segundo tradu-lo em comida: quantos gramas de gordura, açúcar ou proteína são e que parte da ração diária. O terceiro responde à pergunta que mais se faz — quanto é preciso mexer-se para o gastar.
Uma regra para lembrar: uma quilocaloria é um pouco mais de quatro quilojoules, e um quilojoule cerca de um quarto de quilocaloria.
As linhas de movimento estão calculadas para uma pessoa de setenta quilogramas e só servem para a ordem de grandeza: o gasto depende da massa, do treino e do ritmo, e parte do que se come o corpo gasta na própria digestão. A precisão aqui é ilusória, e arredondar estes números às décimas não faz sentido.
| Grandeza | Valor | Nota |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
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04 · Instrumentos de medição
calorímetro de gelo · bomba · câmara · máscaraQuatro maneiras de apanhar o calor
Um instrumento cuja medida era o gelo
Lavoisier e Laplace colocaram uma fonte de calor numa cavidade rodeada de gelo e, em vez de um termómetro, pesaram a água que escorria do invólucro a derreter, já que a fusão de cada grama de gelo exige um calor rigorosamente determinado. Nesta máquina, no inverno de mil setecentos e oitenta e dois, mantiveram um porquinho-da-índia para saber quanto calor liberta a respiração viva, e obtiveram um valor próximo do calor de combustão do carvão vegetal — daí a visão da respiração como uma combustão lenta.
Uma bomba de aço num balde de água
Uma amostra de uma fração de grama é acesa por um fio dentro de um recipiente de paredes grossas cheio de oxigénio puro, e todo o calor libertado passa para a água à volta, cuja temperatura se lê com precisão de milésimas de grau. O aparelho não sabe o que foi queimado — bolacha, carvão ou papel — e por isso dá o calor de combustão total, aquele que uma pessoa nunca recebe por inteiro. A constante do calorímetro determina-se de antemão com ácido benzoico, cujo calor de combustão é tomado como referência.
Uma sala que mede uma pessoa
Atwater construiu uma câmara estanque onde um voluntário vivia durante dias, e media tudo: o que era comido, expirado, excretado e o calor libertado. Foi destas experiências que saíram os fatores quatro, nove e quatro, e com eles a primeira confirmação fiável de que a lei da conservação da energia também vale no ser humano. As câmaras atuais fazem o mesmo, mas contam a energia não pelo calor e sim pelas trocas gasosas, porque a razão entre o oxigénio absorvido e o dióxido de carbono expirado revela o que o organismo está a queimar naquele minuto.
Uma pulseira que não mede nada
Uma pulseira de atividade não vê nem oxigénio nem calor; lê o pulso e as acelerações e mete-os numa regressão construída com outras pessoas, pelo que o seu número não é uma medição mas uma estimativa com uma dispersão de dezenas por cento. As comparações com a câmara respiratória mostram que estes aparelhos apanham razoavelmente a frequência cardíaca e mal o gasto energético, e o erro cresce justamente onde o utilizador mais se interessa: no trabalho de força e em repouso. Convém usá-los como uma balança que mostra uma tendência, e não como um instrumento.
05 · Regras de escrita
cal e Cal · kcal · kJ lado a ladoUma letra que vale mil
Quase todos os erros aqui nascem de confundir a pequena caloria com a quilocaloria, e num texto sobre nutrição uma gralha destas custa três ordens de grandeza.
A primeira e a quarta linha confundem a pequena caloria com a quilocaloria e prometem assim que uma maçã aquecerá cinquenta e dois gramas de água um grau, quando na realidade aquecerá cinquenta e dois litros. A segunda é ambígua pela própria grafia, pelo que num texto científico é melhor não usar de todo a maiúscula Cal. A terceira poupa no fator justamente onde se nota: arredondar para quatro vírgula dois acrescenta um terço de ponto percentual, e no balanço de um grande estudo uma ninharia destas vem à tona. A quinta estropia um símbolo que se escreve em minúsculas e sem ponto, e a sexta junta os dois males de uma vez, prometendo ao alimento o poder calorífico do papel molhado.
06 · Unidades vizinhas
joule · quilowatt-hora · British thermal unitTodos os vizinhos da caloria são a mesma energia, só que medida para fins diferentes: o joule saiu da mecânica, o quilowatt-hora do contador elétrico, a British thermal unit do aquecimento e a caloria da experiência com água. Entre eles só há fatores, e apenas os hábitos de cada setor os distinguem.
A unidade do sistema pela qual a caloria é hoje definida: o trabalho de uma força de um newton ao longo de um metro, que é também calor, que é também a energia de um eletrão num campo.
A unidade do contador: contém tanta energia como três refeições fartas, e a comparação desperta quem a faz pela primeira vez.
Exatamente a mesma ideia que a caloria, mas com uma libra de água e um grau Fahrenheit; vive nas fichas técnicas de aparelhos de ar condicionado e caldeiras.
Entre as fichas do Simetrium, ao lado estão quilowatt-hora e cavalo-vapor: ambas nasceram não da teoria mas do comércio — uma para a fatura da eletricidade, a outra para explicar a vantagem da máquina a vapor —, e ambas, como a caloria, sobreviveram ao sistema que as devia substituir.
07 · Secção histórica
arquivo · do calórico ao rótuloComo uma substância desaparecida ficou na embalagem
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Na gordura a diferença é pequena, na proteína chega a um terço, e à fibra as regras europeias atribuem exatamente metade do que ela dá ao fogo.
Uma unidade sem padrão e sem pretensão de exatidão
A caloria não tem nem pode ter padrão, porque desde o início não é uma grandeza autónoma mas o joule noutra escala, e o que se pode verificar são apenas os instrumentos que medem o calor. A bomba calorimétrica verifica-se com ácido benzoico, a câmara respiratória queimando lá dentro uma quantidade conhecida de álcool, mas o número da embalagem ninguém o verifica, porque é calculado e não medido.
Daí o estranho estatuto da unidade. Na física foi afastada de vez: os cálculos térmicos fazem-se em joules, e a caloria sobrevive só em tabelas antigas e na definição da tonelada de TNT, que por convenção vale exatamente mil milhões de calorias. Na nutrição, pelo contrário, mantém-se como poucas, porque números de quatro quilojoules parecem estranhos, enquanto a ordem dos «dois mil por dia» se enraizou no uso tão firmemente como o grau Celsius.
Basta lembrar que a precisão destes números não é a que parece. A lei permite que o valor energético real se afaste do declarado em um quinto, a composição varia de lote para lote, os fatores de Atwater estão calculados em média sobre todos os alimentos de uma vez, e a assimilação depende ainda de a comida estar triturada ou não e do que se come com ela. A unidade não tem culpa: conta joules com honestidade, mas a aritmética que a aplica continua a ser uma aproximação, e esperar dela um terceiro algarismo é como medir a altura pela sombra.
Catálogo de grandezas
energia, calor e metabolismoUnidades de base do SI
em destaque o quilograma, o metro e o segundo — é deles que se faz o jouleO que está no prato e quanto custa em movimento
todas as colunas são calculadas a partir da composição, não escritas à mão| Porção | kcal | kJ | Parte | Caminhar | Correr |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {kcal} | {kj} | {share} | {walk} | {run} |
As duas últimas colunas explicam porque é que a conta «comer e gastar» quase nunca bate certo: mil quilocalorias comem-se em dez minutos, mas gastá-las a mexer-se leva várias horas, de modo que a alimentação e o trabalho físico são incomparáveis em velocidade, embora se meçam com a mesma unidade. Além disso, em repouso o corpo gasta por si mesmo a maior parte da energia diária, na respiração, na circulação e na manutenção da temperatura, pelo que o movimento acrescenta menos do que costuma pensar-se.