ערך קלורי

ערך קלורי מבטא את היחס שבין כמות אנרגיה שאפשר להפיק מחומר בתהליכי בעירה (של דלק) או בתהליכי בעירה ביולוגית (של מזון) לבין כמות החומר הזו (המסה של החומר)^[א].

משתמשים במונח "ערך קלורי" הן בתחום הדלק והן בתחום המזון, ולשני התחומים מתאימות אותן יחידות מידה.

יחידות המתאימות לבטא ערך קלורי הן: מגה-ג'ול לק"ג (MJ/Kg), קילו-קלוריות לקילוגרם (Kcal/Kg), יחידות תרמיות בריטיות לק"ג (BTU/Kg), קילוואט-שעה לק"ג (KWh/Kg) ועוד.

ערך קלורי של דלק

ערך קלורי של דלק הוא כמות החום המשתחררת במהלך בעירה של כמות דלק מוגדרת. מכנים ערך קלורי של דלק גם "אנרגיה סגולית" (Specific Energy) וגם "ערך היסק" (Heating value)^[1].

את הערך הקלורי של דלק מבטאים על בסיס משקלי^[2]^[3]. אפשר לבטא ערך קלורי של דלק נוזלי גם על בסיס נפחי (היחס בין כמות האנרגיה שמשתחררת בשריפת דלק לבין הנפח של כמות הדלק). במקרה כזה משתמשים ביחידות של מגה-ג'ול למ"ק (MJ/m³), קילו-קלוריות למ"ק (Kcal/m³) וכדומה. חשוב לציין את התנאים (לחץ וטמפרטורה) שבהם נמדד הנפח. ערך של נפח ללא ציון תנאי מדידתו אינו מאפיין כמות. את הערך הקלורי של חומרים טהורים ניתן לציין גם ביחידות של יחס בין כמות אנרגיה למספר מולים (Kcal/mole). הבסיס הנפחי הוא תקני ומקובל כשמייחסים ערך קלורי לגז טבעי. בתחום הגז הטבעי מקובלת יחידה של מיליון יחידות תרמיות בריטיות למ"ק (MMBTU/m³). $1MMBTU/Kg=1055.056MJ/Kg$ ^[4].

מבחינים בין הערך הקלורי העליון של דלק לבין הערך הקלורי התחתון שלו. הערך הקלורי העליון של הדלק הוא כמות האנרגיה המשתחררת, כאשר הדלק נשרף בתנאי בסיס מוגדרים ובאווירת גזים מוגדרת, תוצרי הבעירה (שעיקרם פחמן דו-חמצני ומים) מוחזרים לתנאי הבסיס, והמים נמצאים במצב נוזלי. הערך הקלורי התחתון שונה מהערך הקלורי העליון בכך שהמים (תוצר הבעירה) אינם במצב מעובה אלא במצב גזי^[1].

ערכים קלוריים עליונים בדלק מוצק ונוזל נמדדים בקלורימטר^[5]^[6]. את הערך הקלורי התחתון מחשבים מהערך הקלורי העליון בהפחתת האנרגיה הנדרשת להרתחת המים שנוצרים בתגובה. את כמות המים שנוצרת בתגובה מחשבים מריכוז המימן בדלק. ריכוז המימן נמדד בנפרד^[7]^[8]^[9]. בדלקים אחדים קיימות גם נוסחאות אמפיריות לחשוב ערכים קלוריים^[3]^[10]. גם בגז טבעי קיים תקן למדידה קלורימטרית^[11], אבל בגז טבעי מקובל לחשב את הערך הקלורי העליון וגם את הערך הקלורי התחתון מהרכב הגז^[12]. את הרכב הגז הטבעי מודדים בכרומטוגרף גזים^[13].

באתר רשות הגז הטבעי בישראל ניתן למצוא ערכים קלוריים עליונים ותחתונים של דלק מסוגים אחדים^[14].

שמות חלופיים באנגלית למונח ערך קלורי עליון הם: Higher Heating Value, Gross Specific Energy, Superior Calorific Value.

שמות חלופיים באנגלית למונח ערך קלורי תחתון הם: Lower Heating Value, Net Specific Energy, Inferior Calorific Value.

ערך קלורי של מזון

מדידת ערך קלורי של מזון בקלורימטריה ישירה מגזימה בדרך כלל בהתייחסות לכמות אנרגיה שבעל חיים יכול לקבל ממנת מזון, מכיוון שהמדידה כוללת גם את אנרגיית הבעירה של רכיבים בלתי ניתנים לעיכול, ואינה מתייחסת לספיגה חלקית ו/או לחילוף חומרים לא שלם של חומרים מסוימים. את תכולת האנרגיה של מזון מחשבים מהערך הקלורי של אבות המזון ומריכוזם במנת המזון בשיטה שאליה התייחס ווילבור אולין אטוואטר^[15].

בערך הוויקיפדי קלוריה יש פסקה בשם "קלוריה במזון", שכוללת התייחסות לשיטת החישוב של קלוריות במנת מזון, ונתוניה תואמים פרסום לערך קלורי של אבות המזון בדירקטיבה האירופאית^[16].

השימוש בקלוריות לדיווח על כמויות אנרגיה השתרש בתחומים אחדים, ובעיקר בתחום אנרגיה של מזון. יחידת מידה זו אינה שייכת למערכת היחידות הבינ"ל (SI), והיו שהציעו^[15]^[17] לזנוח אותה ולהשתמש במערכת SI, שיחידותיה משמשות בשאר תחומי האנרגיה, גם עבור מזון. בינתיים שתי השיטות קיימות.

משרד הבריאות הקנדי פרסם ערכים קלוריים של מוצרי מזון רבים^[18].

קישורים חיצוניים

אתר רשות הגז הטבעי

הבהרות

^ משמעות המונח "ערך קלורי" (אנרגיה סגולית Specific Energy) אינה זהה למשמעות של המונח "קיבול חום סגולי" (Specific Heat Capacity).

הערות שוליים

^ ¹ ² תקן בינ"ל למונחים מתחום תעשיית הדלק (בתשלום), ISO 1998-6:2000 – Petroleum industry — Terminology, Part 6:Measurement
^ תקן ישראלי 107 חלק 2 סולר: סולר להסקה (2001 עם גליונות תיקון מ-2009 ו-2013)
^ ¹ ² תקן ישראלי 116: מזוט, 2007 (אושר מחדש 2013 - ברוויזיה)
^ תקן אמריקאי למדידת ערך קלורי של גז טבעי ותכונות נוספות (בתשלום)ASTM D-3588-98 (2017): Standard Practice for Calculating Heat Value, Compressibility Factor, and Relative Density of GaseousFuels
^ תקן בינ"ל למדידת ערך קלורי עליון בפחם בקלורימטר (בתשלום), ISO 1928:2020 Coal and coke Determination of gross calorific value
^ תקן אמריקאי למדידת ערך קלורי בדלק נוזלי בקלורימטר (בתשלום), ASTM D240-19: Standard Test Method for Heat of Combustion of Liquid Hydrocarbon Fuels by Bomb Calorimeter
^ תקן אמריקאי למדידת ריכוז מימן בדלק נוזלי (בתשלום), ASTM D7171-20 Standard Test Method for Hydrogen Content of Middle DistillatePetroleum Products by Low-Resolution Pulsed Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy
^ תקן בינ"ל למדידת מימן בדלק מוצק (בתשלום), ISO 609:1996 (2021) Solid mineral fuels, Determination of carbon and hydrogen, High temperature combustion method
^ תקן בינ"ל למדידת ריכוז מימן בדלק מוצק (בתשלום), ISO 29541:2010 Solid mineral fuels Determination of total carbon, hydrogen and nitrogen
^ .S. Hosokai et al, Modification of Dulong's formula to estimate heating value of gas, liquid and solid fuels, Fuel Processing Technology 152, Elsevier B.V., 2016, עמ' 399-405
^ תקן אמריקאי למדידה קלורימטרית של ערכים קלוריים בגזים (בתשלום), ASTM D1826-94(2017): Standard Test Method for Calorific (Heating) Value of Gases in Natural Gas Range by Continuous Recording Calorimeter
^ תקן בינ"ל לחישוב ערכים קלוריים בגז טבעי (בתשלום), ISO 6976:2016 Natural gas - Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from composition.
^ תקן בינ"ל המכיל הדרכה כללית למדידות הרכב של גז טבעי בכרומטוגרף גזים (בתשלום), ISO 6974-1:2012 Natural gas, Determination of composition and associated uncertainty by gas chromatography. Part 1: General guidelines and calculation of composition
^ רשות הגז הטבעי, טבלאות המרה, הטבלאות כוללות ערכים קלוריים עליונים ותחתונים לסוגי דלק מקובלים.
^ ¹ ² A. L. Merrill & B. K. Watt, Energy Values of Food ... basis and derivation, Agricultural Research Service, United States Department of Agriculture, Agricultural Handbook No. 74, ‏Slightly revised February 1973
^ דירקטיבה אירופית שכוללת ערכים קלוריים של אבות המזון, COUNCIL DIRECTIVE 90/496/EEC of 24 September 1990 on nutrition labelling for foodstuffs (article 5)
^ James L Hargrove, Does the history of food energy units suggest a solution to "Calorie confusion"?, PubMed Central, ‏2007
^ Health Canada (Published by authority of the Minister of Health), Nutrient Value of Some Common Foods, ‏2008 (באנגלית)

[1] משמעות המונח "ערך קלורי" (אנרגיה סגולית Specific Energy) אינה זהה למשמעות של המונח "קיבול חום סגולי" (Specific Heat Capacity).

[:0-2] ¹ ² תקן בינ"ל למונחים מתחום תעשיית הדלק (בתשלום), ISO 1998-6:2000 – Petroleum industry — Terminology, Part 6:Measurement

[3] תקן ישראלי 107 חלק 2 סולר: סולר להסקה (2001 עם גליונות תיקון מ-2009 ו-2013)

[:2-4] ¹ ² תקן ישראלי 116: מזוט, 2007 (אושר מחדש 2013 - ברוויזיה)

[5] תקן אמריקאי למדידת ערך קלורי של גז טבעי ותכונות נוספות (בתשלום)ASTM D-3588-98 (2017): Standard Practice for Calculating Heat Value, Compressibility Factor, and Relative Density of GaseousFuels

[6] תקן בינ"ל למדידת ערך קלורי עליון בפחם בקלורימטר (בתשלום), ISO 1928:2020 Coal and coke Determination of gross calorific value

[7] תקן אמריקאי למדידת ערך קלורי בדלק נוזלי בקלורימטר (בתשלום), ASTM D240-19: Standard Test Method for Heat of Combustion of Liquid Hydrocarbon Fuels by Bomb Calorimeter

[8] תקן אמריקאי למדידת ריכוז מימן בדלק נוזלי (בתשלום), ASTM D7171-20 Standard Test Method for Hydrogen Content of Middle DistillatePetroleum Products by Low-Resolution Pulsed Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

[9] תקן בינ"ל למדידת מימן בדלק מוצק (בתשלום), ISO 609:1996 (2021) Solid mineral fuels, Determination of carbon and hydrogen, High temperature combustion method

[10] תקן בינ"ל למדידת ריכוז מימן בדלק מוצק (בתשלום), ISO 29541:2010 Solid mineral fuels Determination of total carbon, hydrogen and nitrogen

[11] .S. Hosokai et al, Modification of Dulong's formula to estimate heating value of gas, liquid and solid fuels, Fuel Processing Technology 152, Elsevier B.V., 2016, עמ' 399-405

[12] תקן אמריקאי למדידה קלורימטרית של ערכים קלוריים בגזים (בתשלום), ASTM D1826-94(2017): Standard Test Method for Calorific (Heating) Value of Gases in Natural Gas Range by Continuous Recording Calorimeter

[13] תקן בינ"ל לחישוב ערכים קלוריים בגז טבעי (בתשלום), ISO 6976:2016 Natural gas - Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from composition.

[14] תקן בינ"ל המכיל הדרכה כללית למדידות הרכב של גז טבעי בכרומטוגרף גזים (בתשלום), ISO 6974-1:2012 Natural gas, Determination of composition and associated uncertainty by gas chromatography. Part 1: General guidelines and calculation of composition

[15] רשות הגז הטבעי, טבלאות המרה, הטבלאות כוללות ערכים קלוריים עליונים ותחתונים לסוגי דלק מקובלים.

[:1-16] ¹ ² A. L. Merrill & B. K. Watt, Energy Values of Food ... basis and derivation, Agricultural Research Service, United States Department of Agriculture, Agricultural Handbook No. 74, ‏Slightly revised February 1973

[17] דירקטיבה אירופית שכוללת ערכים קלוריים של אבות המזון, COUNCIL DIRECTIVE 90/496/EEC of 24 September 1990 on nutrition labelling for foodstuffs (article 5)

[18] James L Hargrove, Does the history of food energy units suggest a solution to "Calorie confusion"?, PubMed Central, ‏2007

[19] Health Canada (Published by authority of the Minister of Health), Nutrient Value of Some Common Foods, ‏2008 (באנגלית)

[א]

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]