What are calories, carbs, engergy and joule ?

“Loving yourself is you taking your power back”

Calorieën tellen, joule, energie verbranden, je leest en hoort er veel over als het over afvallen gaat.

Maar waar hebben we het dan eigenlijk over? We hebben het over scheikunde en natuurkunde. En heeft het zin om dit bij te houden? Johann, scheikunde docent, legt het allemaal uit.

Energie is een raar begrip. Het lijkt heel makkelijk. Je kan ergens energie van krijgen en iets doen kan ook energie kosten. Je krijgt energie van eten maar je kan na het eten ook energieloos voelen.
Je krijgt een energierekening in kWh, op school moest je leren over Joule en calorieën moet je tellen. Wat is nou wat en wat moet je ermee?

Kleine waarschuwing: In mijn uitleg over energie komt wat rekenwerk voor om je een beeld te geven van wat een calorie is ik hoop dat je de energie kan opbrengen om hier doorheen te bijten.

Wat je in de basis leert op school is dat energie niet verloren gaat maar het wordt omgezet.
Het gaat over van de ene energievorm naar een andere. (Er zijn nu slimmeriken die gaan praten over enthalpie en entropie en handig gaan doen met woorden, gaan gooien met formules. Bleh, ga lekker solliciteren bij CERN denk ik dan).

Oké. Energie wordt omgezet van de ene vorm naar een andere.
Bijvoorbeeld hout kan je verbranden. Het hout zelf is opgeslagen energie (in de vorm van hout) en tijdens het verbranden wordt het omgezet in licht, warmte en wat asresten.

Wat ook kan is dat je water opwarmt in een waterkoker. Elektrische energie wordt dan omgezet in warmte en deze warmte zorgt dat het koude water warm wordt.

Als je de energie gaat volgen in omzettingen dan kan je snel tot een hele lange reeks van omzettingen komen die meestal eindigen in warmte. Warmte is leuk maar moeilijk vast te houden en te controleren dus isoleren we van alles.

Wat is nou een calorie?

1 calorie aan energie heb je nodig om 1 gram water 1 ºC te verwarmen.
Lekker natuurkundig. Wie doet zoiets nou? In mijn hoofd ga ik nu gelijk zitten rekenen om dit zinnetje in perspectief te plaatsen.
1000 gram water is 1 liter (ongeveer de inhoud van een flinke waterkoker).
Als je water gaat koken verwarm je het van ongeveer 10 ºC naar 100 ºC
Dat is dus 90 ºC omhoog. In je waterkoker verwarm je dus 1000 gram water met 90 ºC.
Dat is dus 90000 calorieën (1000 x 90). Dat zijn er best veel.
Vandaar dat er kilocalorieën zijn (net als kilogrammen).
90000 calorieën zijn 90 kilocalorieën. Dat klinkt alweer wat prettiger.

De calorie zelf bestaat alweer een tijdje en wordt eigenlijk alleen gebruikt in de voedingsindustrie. In de natuurkunde is het standaard om alles om te rekenen naar elektriciteit in plaats van warmte.

En met elektriciteit komen we bij de meterkast.

Daarin staat de kWh meter. De kiloWattuur meter.
Die meet wat je moet gaat betalen aan je energieleverancier.
Je kan je voorstellen dat een apparaat dat langer aanstaat meer energie omzet.
De waterkoker in het vorige voorbeeld werk op elektriciteit en heeft het (magische) vermogen van ongeveer 2000 Watt. Dat is 2 kiloWatt.
Om die ene liter water te verwarmen tot 100 ºC heeft de waterkoker ongeveer 4 minuten nodig. Er gaan 60 minuten in een uur, dat is dus 1/15 uur = 0,067 uur.
Dat betekent dat de waterkoker 2 x 0,067 = 0,134 kiloWattuur aan energie omzet om 1 liter water te laten koken.
Mensen die vaak met elektriciteit werken gebruiken de kiloWattuur.
De rest van de wereld gebruikt als ze al op deze manier over energie praten de Joule.

De Joule is hetzelfde als 1 Wattseconde… wat? (Sorry ik kon dit suffe grapje niet laten)

Ik kan dit eigenlijk alleen uitleggen door te rekenen.
Sorry voor de wiskunde...
Let op: 1 kilo betekent 1000
en er zitten 60x60=3600 seconden in 1 uur

De kiloWattuur van daarnet kan je omrekenen naar Joule.
We hadden net 0,1 kiloWattuur nodig voor onze waterkoker om 1 liter water te koken.
0,1 kiloWattuur = 100 Wattuur (kilo betekent 1000… herinner je dit nog?)
100 Wattuur = 100 x 3600 Wattseconde (er zitten 60x60=3600 seconden in 1 uur)
100 x 3600 Wattseconde = 360000 Wattseconde = 360000 Joule (1 Wattseconde = 1 Joule)
360000 Joule is 360 kiloJoule (wat weer makkelijker praat).
Dus de waterkoker zet 360 kiloJoule aan elektrische energie om.

Dus we waren begonnen met de calorie (het opwarmen van water) daarna de kiloWattuur en tenslotte de Joule.

Energie is energie. De energie die de waterkoker omzet is de energie die het water verwarmt.
De waterkoker zet 360 kiloJoule om en 1 liter water heeft 90 kilocalorieën nodig om te koken. Nu is het zo dat 1 calorie = 4,1868 Joule (dit is een afspraak, gemaakt door interessante mensen die iets met stoom hebben gedaan in Londen...)

Als ik nu 90 kilocalorie dat het water nodig heeft omreken naar kiloJoule kom ik uit op 377 kiloJoule (90 x 4,1868). En dit komt redelijk overeen met de 360 kiloJoule die de waterkoker omzet. (ik heb hier redelijk zitten schatten met de kooktijd van de waterkoker).

Als het goed is heb je nu een beetje een idee van hoeveel een calorie is.

Energie komt dus in verschillende vormen voor en deze vormen kan je naar elkaar omrekenen en met elkaar vergelijken.
Niet alle stoffen hebben dezelfde energie waarde. Dit hangt af van de structuur en de elementen waaruit de stof is opgebouwd. Suiker heeft bijvoorbeeld een hoge energie waarde. Hier kunnen we makkelijk en naar verhouding veel energie uit halen.
Even snel opgezocht: 100 gram suiker komt overeen met ongeveer 380 kilocalorieën.
Dat is dus ruim 4 liter water met onze waterkoker aan de kook brengen.

De energie die je uit eten haalt heeft verschillende functies. Je lichaam heeft energie nodig om stoffen om te zetten, om je lichaam te verwarmen en te bewegen.
Je hebt dus calorieën nodig en dus ook eten.
Je kan niet alleen denken in energie, je lichaam maakt maar beperkt zelf voedingstoffen aan.
Dus calorieën tellen is eigenlijk niet zo’n goede basis voor een dieet.
Je moet ook in de gaten houden welke voedingstoffen je nodig hebt.
Suiker dat je eet wordt snel en vrij gemakkelijk omgezet in energie, ons lichaam is hier zo ongeveer voor gemaakt. Als we de energie die vrijkomt niet nodig hebben zetten we deze weer om naar een andere stof, vet. Hier gebruiken we insuline voor. Deze omzetting kost weer energie. En dat merken door de bekende suiker-dip. Of eigenlijk energie dip.
Ons lichaam doet dit om het vet later, als er energie nodig is, weer om te zetten. Het is dus niet zo dat alle calorieën worden omgezet in vet.

Koolhydraten zijn lange suikerketens die we ook gebruiken om energie van te krijgen maar dit duurt vaak wat langer. Dit is natuurlijk helemaal niet erg. Het is zeldzaam dat je suiker moet gaan eten omdat je direct moet presteren en daar niet direct de voldoende energie voor hebt. Koolhydraten komen voor in eten waar vaak ook andere belangrijke stoffen voor ons lichaam in voorkomen zoals bijvoorbeeld vezels. En hiermee krijg je veel langer een voller gevoel en niet de bekende suiker-dip.

Kortom calorieën tellen heeft niet zoveel zin. Maar kijken naar of je voldoende binnenkrijgt van alle voedselgroepen en daarbij ook luistert naar je lichaam heeft veel meer zin. En dit misschien wel onder begeleiding van een deskundige op het gebied van voeding.

Energy is a strange concept. It sounds simple. You gain energy by something, and the something can cost you energy. You can get energy from eating food, for example, but at the same time a large dinner can also make you feel tired.

Your energy bill all use kWh, at school you learn about joule, and you can track your calorie intact when you go on a diet. But what is energy exactly, and why does energy matter?

Small warning beforehand: in this explanation of energy, maths will be used. Awful, I know, but I will try to keep it to a minimum, and I only use it in the first place to give you a better idea of what calories are exactly. I hope you can muster up the energy (haha) to pull through this horrendous thing I’m doing to you.

At school one of the first things you learn in physics class is that you cannot “lose” energy, but rather that it is transferred. One type of energy is converted into another. (And now some smartasses will probably start talking about entropy and enthalpy, and try to sound smart with all kinds of different terms as they throw formulas around like they’re Christmas presents, but to those people I say: go apply for a job at CERN. It really doesn’t have to be that difficult).

Energy is converted from one type into another. For example, when you burn wood. The wood itself contains energy within it (in the form of wood) and as you burn the wood, that energy will be converted into light, heat and leftover ashes.

This also happens when you heat up water in a tea kettle. The electric energy that comes out of your wall in converted into heat and this heat makes it so the cold water gets warmer and warmer until it begins to boil.

When you start writing all these conversions down, you’ll quickly end up with a long list of them, most of which will most likely end with heat. And heat is nice and all, but difficult to store away and keep in check, which is why we insolate so many things.

But what is a calorie?

1 calorie contains enough energy to heat up 1 gram of water with 1 ºC. Doesn’t that sound nicely scientific? Who does that?! In my head, I immediately start looking for something that can help put this into perspective and make this a bit clearer.

1 000 grams of water is 1 litre (which is how much will fit a good, sizeable tea kettle).
When you boil water, the temperature rises from about 10 ºC to 100 ºC.
This is a difference of 90 ºC, meaning that in the kettle, you heat up 1 000 grams of water with 90 ºC.
This means it will take 90 000 calories (1 000 x 90). That’s quite a lot!
That is why we invented kilocalories (in the same way that we came up with kilograms).
90 000 calories are 90 kilocalories. That sounds a lot nicer.

The calorie has existed as a measurement for quite a while already and is only really used in the food industry. In physics, it is the standard to calculate everything in electricity instead of heat.

And with electricity, we now arrive at our meter cupboard. This is where the kWh meter is located. The kilowatt hour meter. This meter determines how much you owe your energy supplier. It is probably common sense to say that the longer you leave something on, the more energy it costs.

The tea kettle from our last example needs electricity and is a 2 000-Watt kettle. This is 2 kilowatts.
To heat up 1 litre of water to 100 ºC., the kettle will need about 4 minutes. There are 60 minutes in an hour, meaning that 4 minutes is 1/15 hour, or 0.067 hour.
This means the kettle requires 2 x 0.067 = 0.134 kWh (kilowatt hour) of energy to boil 1 litre of water.

People who work with electricity use the kilowatt hour measurement a lot. Everyone else in the world will use Joule when they talk about energy in this way.

Joule is about the same as 1 watt-second. Erm… what? (Sorry I simply had to make this awful joke).

To be honest, I can only explain this with another calculation (I’m sorry. I know… maths…).
Keep in mind that 1 kilo means 1 000, and that there are 60 x 60 = 3 600 seconds in 1 hour.

You can convert kWh into joules. If you remember, we needed about 0.1 kWh of energy for the tea kettle to boil 1 litre of water.
0.1 kWh = 100 Wh (watt-hour). Remember, 1 kilo is the same as 1 000).
100 Wh = 100 x 3 600 Ws (watt-seconds), because there are 60 x 60 = 3 600 seconds in one hour.
100 x 3 600 Ws = 360 000 Ws = 360 000 Joule (1 Ws = 1 Joule).
360 000 Joule is 360 kilojoules (we use kilojoule, because that’s easier to say).
So, the tea kettle converts 360 kilojoules of electric energy.

The recap, we started with the calorie (the heating up of the water), then moved to kWh, and finally to Joule.

Energy is energy. The energy that the tea kettle converts, is the same energy that heats up the water until it starts to boil. The kettle converts 360 kilojoules, and if we want to boil 1 litre of water, that will take 90 kilocalories.
Now, the thing is that 1 calorie = 4,1868 Joule (some very intelligent and interesting people decided this after they did something with electricity in London, so don’t blame me…).

If I want to convert the 90 kilocalories that the water needs into kilojoules, I get 377 kilojoules (90 x 4,1868 = 377). This is about the same as my calculated 360 kilojoules (my 4 minutes for how long it would take to boil 1 litre of water was an estimation, so it makes sense that my answer is off by a few kilojoules).

So, hopefully you now have a better idea what a calorie actually is.

Energy has many different forms, and you can convert these all into the same ones if you want to and compare them.

But not all chemicals contain the same amount of energy. This depends on the structure of the chemical and the elements it is made of. For example, sugar contains a lot of energy, meaning we can get a lot of energy from sugar when we eat some. A quick Google search told me that 100 grams of sugar contains about 380 kilocalories. That means we can theoretically boil more than 4 litres of water in our tea kettle with that amount of energy!

The energy you get from different foods also have different functions. Your body needs energy to keep your body temperature steady, to move about, and to break down other nutrients you need to survive, just to name a few things. This means you need calories in order to live.

On top of that, you can’t only focus on calories when it comes to food. Your body only creates a certain number of nutrients on its own, everything else it gets through other things, like food. Tracking your calorie intact is therefore not a good basis for a healthy diet. You also have to be aware what other nutrients you take in when you eat, which ones do you need, what do you need more of? Or less?

Your body can easily and quickly convert sugar into energy. Our bodies are basically made for this. But when we don’t need this energy that we take in, our body converts the sugar into a different kind of chemical: fat. For this, our bodies use insulin. But this conversation takes energy as well, and this is what causes the infamous sugar-dip. Or rather, energy-dip. By converting sugar into fat, our bodies can store away the extra energy for later, when it converts the fat back into energy. The idea that all calories are converted into fat is quite plainly wrong.

Carbs are long chains of sugar, which we also use for energy, but the conversion takes longer. That’s not a problem. It’s quite rare for you to need to quick sugars in order to perform well right away, because you otherwise wouldn’t have had enough energy for that. Carbs can be found in foods that also contain a lot of other important nutrients, such as fibres. Because of this, you’ll feel “full” for a longer period of time after you’ve eaten, and you won’t experience that sugar-dip I talked about before.

In short, tracking your calorie intake isn’t all that useful. But making sure you’re getting all the nutrients you need, while listening closely to your body, works a lot better. Perhaps it’s even best to figure this out with the help of a nutritionist. It can get quite complicated.