ET DES COMBUSTIONS RESPIRATOIRES

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Par M. F. LAULANIÉ L^

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La méthode de calorimétrie qui va être décrite dans ce travail nous a été inspirée par le désir de poursuivre la solution d'un problème très délicat : la vérification, ou tout au moins l'épreuve, delà théorie de la combustion considérée comme la source exclusive de la chaleur animale. Cette épreuve repose nécessairement sur la comparaison de la chaleur réellement produite par un animal avec 1» chaleur calculée à partir de Thypothèse de la combustion. Elle ne peut être entreprise, évidemment, que si on dispose d'un calorimètre irréprochable et d'une base de calcul également irréprochable. U choix de cette base est très limité, car on ne peut partir que du combustible ou du comburant employés pendant l'expérience, des aliments désassimilés ou de l'oxygène consommé et employé à celte désassimilation.

Rubner a fait choix du premier de ces termes et il a calculé là chaleur à partir de l'azote et du carbone éliminés par l'animal en expérience. Pour nous, nous adoptons le second et nous nous proposons de calculer la chaleur que devrait produire un animal en ufl temps donné, à partir de l'oxygène consommé par cet animal dans le même temps. La légitimité de notre calcul est fondée sur ce W qu'il existe un rapport défini et invariable entre la chaleur produite par la combustion des divers principes immédiats alimentaires et l'oxygène employé à cette combustion.

Nous développerons dans un autre travail les éléments de la m^" thode de calcul basée sur ce rapport, et nous ferons connaître les résultats de notre comparaison entre la chaleur réelle et la chaleur

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orique. Pour le moment, le problème reste purement technique 1 consiste à déterminer la mesure absolue de la chaleur produite, l'oxygène consommé et de l'acide carbonique exhalé par un animal is le même temps. L'appareil dont nous allons parler répond à oaultiple objet.

.. Mesure de la chaleur animale, — Après bien des hésitations, nous ts sommes très résolument arrêté à remploi du calorimètre à eau inaire, tel que l'a employé Despretz pour la première fois. Mais nous ons disposé de manière à assurer la parfaite exactitude de ses indiions et les caractères qu*il a dû revêtir pour atteindre ce but en tout, is semble-t-il, un appareil, tout à fait nouveau.

}uoiqu*il en soit de ce détail qui apparaîtra dans un instant, il ne nous nble pas qu*on puisse mesurer rigoureusement la chaleur animale trement qu'avec des calorimètres à eau. Les calorimètres à rayonue- ^nt ont le grand défaut de réclamer une graduation que Ton établit r les effets d'une source artificielle. En un mot, il faut déterminer la nsUinte de l'appareil. Or, cette constante est variable et, d'autre part, ^s avons la presque certitude qu'on ne peut pas la déterminer exacteint.

L'effet d'une source calorifique sur un calorimètre à minces parois ne pend pas seulement de son intensité, elle dépend aussi de ses relations ec l'appareil et de sa forme géométrique. Sous ce double rapport, une irce artificielle ne saurait être comparée à un animal et nous avons (jours vu que, toutes choses étant égales, la première produit sur le orimètre des effets thermiques supérieurs à ceux du second. 1 est probable que les calorimètres à rayonnement sont nés des graves perfections que l'on attribue aux calorimètres à eau et des préventions on nourrissait à leur endroit. En fait, on s'est très peu servi en phylogic de ces derniers instruments. Depuis Despretz, nous ne connais- 18 pas d'autres tentatives que celle de Desplats {Journal de Fanatomie de la physiologie^ 1886) et de d'Arsonval {Ibid, 1886). Le moment est m d'examiner les reproches adressés à cette méthode de calorimétrie. ^ Les calorimètres à eau seraient dépourvus de sensibilité en raison de ïhaleur spécifique de Teau. 2° Ils donneraient des indications inexactes raison de l'hétérogénéité de la masse liquide qui les forme. Ces deux croches ne sont pas fondés ou peuvent être aisément écartés. Il est en 3t très facile de suppléer à l'insensibilité de l'appareil par la sensibilité l'instrument de mesure. Avec un bon thermomètre convenablement isé et très sensible, on peut faire des lectures très exactes. Nous ne posons pour le moment que de thermomètres divisés au l/20«de degré aous avons pourtant la certitude que nos erreurs de lecture atteignent eine l/lOO* et sont le plus souvent inférieures à 1/100* de degré. Pelles it évidemment multipliées par la masse de l'eau qui remplit le calori- Ire, mais leurs effets deviennent insensibles et tout à fait négligeables qu'on donne aux expériences une durée suffisamment prolongée. En plant des thermomètres plus sensibles encore et des moyens de lecture

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convenables, on parviendrait à reculer indéfiniment les limites de TeiTeof. Pour nous, avec nos thermomètres au 1/20* et une très forte loupe, Doifc faisons des lectures probablement très exactes, si nous en jugeons jir les nombreux résultats qui seront exposés au coui-s de ce travail et de ceux qui le suivront.

Quant à l'hétérogénéité d'une masse liquide soumise à l'action d'iin^ source calorifique, elle est incontestable. Dans un calorimètre à eau contenant un lapin ou un chien, la température s'élève de bas en haut et k thermomètre ne donne que la température du point qu'il explore. Mais en faisant fonctionner un agitateur convenablement disposé, on obtient en quelques instants un mélange homogène et d'une égale lempératuw dans tous les points. D'ailleurs, il suffit d'agiter au moment choisi poar la lecture.

Le défaut principal des calorimètres à eau est que, si bien protégé qu'ils soient par des matelas isolants, ils rayonnent d'autant plus qu'ils s'échauffent davantage sous rinîluence de la source qu'ils contiennent et perdent par rayonnement une certaine quantité de la chaleur livrée par cette source. De là, une erreur d'autant plus grande qu'elle reste iD«li^ terminée.

M.d'Arsonvalatoumé la difficulté par l'introduction de son calorimètre à température constante. L'appareil « règle automatiquement sa température en agissant sur une source frigorifique compensatrice qui donne la mesure de la chaleur dégagée ». Ceux qui sont au courant de ces questions connaissent les dispositions réelles du calorimètre de M. d'Arsonval et nous ne nous arrêterons pas à le décrire. Cet appareil est théoriquement irréprochable et nous comprenons qu'il ait séduit M. Sigalas, qui en a fait l'instrument de ses recherches.

Mais le fonctionnement du calorimètre de M. d'Arsonval est subordonné à une condition extérieure très difficile à réaliser : la fixité de la température ambiante. Cette condition n'est assurée que dans des locaux privilégiés comme les caves du Collège de France où opère M. d'Arsonval, ou bien il faut l'obtenir au prix d'une disposition très complexe qui consiste à enfermer l'appareil tout entier dans une enceinte donlonassare la fixité thermique avec des régulateurs appropriés. Tout cela ne lais« pas que d'être assez complexe. La méthode réclame, à notre avis, tropJ* moyens intei'médiaires et personne ne niera que les intermédiaires ne soient l'occasion d'autant d'erreurs possibles.

D'un autre côté, l'adoption pure et simple du calorimètre à eau n'est pas sans dangers et nous ne pouvions nous résoudre à opérer dans les conditions probablement trop simples où s'est placé primitivement Despreti En fait, nous avions a nous préserver de deux causes d'erreur : une cause générale, la perte de chaleur due au rayonnement du calorimètre chauffé par la source, et une cause particulière, les variations de la température extérieure qui, dans notre laboratoire, atteignent une amplitude exceptionnelle. Ce sont ces deux circonstances qui nous ont tenu éloigné à la fois de la méthode trop simple de Dospretz et des améliorations, trop complexes pour nos ressources, de d'Arsonval.

Le dispositif que nous avons adopté, en même temps qu'il nous met à Tabri des erreurs dues au rayonnement, nous fait connaître avec précision les effets de la température extérieure et nous permet d'en tenir compte.

Dans notre calorimètre, la perte par rayonnement est remplacée par un gain. A cet effet, l'appareil est rempli dans chaque expérience avec l'eau venant de la prise et dont la température est toujours inférieure de 3 à 4^ à celle de l'air dans le laboratoire. Dans ces conditions, au lieu de perdre une partie de la chaleur que lui donne la source (chien ou lapin), le calorimètre en reçoit un excès dû à l'influence de la température extérieure, et le problème est précisément de déteiTOiner la mesure de cet excès. Nous y parvenons très rigoureusement à l'aide d'un témoin semblable au calorimètre et semblablement placé. Tel est le point de départ de notre appareil. Celui-ci se compose donc de deux calorimètres identiques et remplis d'eau à une température inférieure à celle du laboratoire. Ils sont construits selon le type introduit pour la première fois par Despretz et tout est disposé de manière à permettre de les remplir en même temps avec l'eau du laboratoire et de les vider en même temps. La légende explicative qui accompagne la figure 2 nous dispense de toute autre description . Grâce à ces dispositions, le calorimètre et le témoin peuvent être placés, quant à la température de l'eau qui les remplit, dans les mêmes conditions physiques. Mais leur identité est complète, leur construction est la même (voir Ug. 1); ils ont le même poids et la même capacité. Ils admettent l'un et Tautre 71 litres d'eau et, évalués en eau, ils représentent une masse de 78"', 600. Leur installation a été fort soignée et nous ne pouvons que nous, louer du zèle et du dévouement intelligents que notre constructeur M. Martin a mis à nous assister. Mais il est nécessaire de fournir ia preuve de l'identité physique des deux calorimètres et de rechercher s'ils sont influencés de la même manière par la température extérieure. Voici les résultats de quelques épreuves :

Première épreuve. — Marche de la température dans le témoin

et dans le calorimètre.

du témoin

Température . . ) du calorimètre ( extérieure

13 mar«

du soir.

13 mars

du mnlÎD.

à midi.

14 mare

du matin.

ll'SO 11,50 11,75

F. LAULANIE.

Dans cotte première épreuve, les deux appareils sont nus. Dans celle qui va suivre, ils étaient enveloppés d*un double matelas de feutre isolant

Deuxième épreuve.

du témoin

Température...^ du calorimètre..

( extérieure.

A midi.

S5 min

àeii.30.

sa nan

A7L du

iiosj

Ces faits que nous pourrions multiplier, permettent de constater que les deux instruments s'échauffent avec la même vitesse. Ik pourraient donc servir de témoin vis-à-vis l'un de Tautre et fonctionner tour à tour comme témoin et comme calorimètre.

Mode demploi et épreuve physique du calorimètre double. - Quand on place une source de chaleur dans Tun des deux instruments, remplis tous les deux au môme moment et contenant de l'eau à une température inférieure à celle du laboratoire, ils s'échauffent inégalement, et l'écart de la température qui les sépare à la fin de l'expérience mesure la part due à la source dont on veut déterminer l'intensité.

Soit E réchauffement du calorimètre et e réchauffement du témoin pendant la durée d'une expérience; la différence E — e donne la part d'influence exercée par l'animal sur réchauffement du calorimètre. La quantité de chaleur produite est alors V(E — e), V désignant le poids du calorimètre évalué en eau (78''»',300). Mais cette exprès sion n'est exacte que dans l'hypothèse où réchauffement spontané do calorimètre contenant l'animal est égal à réchauffement spontané* du témoin. Or, il n'en est pas nécessairement ainsi; le calorimètre contenant une source intérieure de chaleur, s'échauffe beaucoup plu» vite que le témoin et sa température se rapproche de celle du dehors qui agit sur lui avec une intensité décroissante. En un mot, dèsHn* troduction de la source, les deux appareils perdent l'égalité de température qu'ils avaient au début et se trouvent placés vis-à-vis de la température extérieure dans des conditions qui peuvent donner pris^ à la loi de Newton et réclamer une correction. L'expression de la

* Nous appelons échaufTement sponlané, celui qui est dû exclusivement ans cfl'cla do la température extérieure.

laleur produite V(E — e), cesse alors d'être exacte. Mais l'expérience ous a montré que, pour certaines limites de durée dans Texpérience t d'intensité de la source, la température extérieure produit le léme effet sur le calorimètre et sur le témoin. L'échaufTement sponmé du premier est égaF à réchauffement spontané du second et expression ci-dessus ne cesse pas d'être exacte. Il était nécessaire e déterminer ces limites dans des épreuves rigoureuses.

Epreuves de F appareil par la mesure de la chaleur produite par ne source d'intensité connue. — Ces sortes d'épreuves consistent céder au calorimètre une quantité connue de chaleur et à recherher si les indications de l'appareil rendent compte de la chaleur ui lui a été cédée pendant l'expérience. La source de chaleur est contituée par une masse d'eau chaude enfermée dans une boite métal- Ique entourée d'un matelas isolant et pourvue d'un agitateur. Celui* i est indispensable pour assurer l'homogénéité thermique du méange au moment des lectures thermométriques. Voici les résultats le quelques épreuves :

Première épreuve. — Poids de la masse évaluée en eau iI^^ïjGSO. >urée de l'épreuve : 3 heures.

Température initiale de la masse, 5 minutes avant

son introduction Ab^

Température finale de la masse, 5 minutes après sa

sortie 38,1

Refroidissement en 3^,10 6, 9

Refroidissement en 3 heures 6, 536

Chaleur cédée 7,680;< 6,536 =50*^*»,196

Ùappareil a donné les indications suivantes :

Initialat.

Après 3 h.

ÉchauffemeBls.

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