II. CALORIMÉTRIE

Méthodes directes. Calorimètres. — Les premières recherches calorimétriques furent faites par Lavoisier et Laplace (1785) au moyen du calorimètre à glace : un cobaye fournit dans une expérience de 10 heures, la quantité de chaleur nécessaire pour fondre 15 onces de glace.

Les calorimètres de Lavoisier, Crawford, Dulong, Despretz, Senator, etc. sont des appareils fort compliqués, en raison des nécessités de la respiration : ils ne conviennent que pour des expériences sur des animaux de petite taille. En outre, les résultats obtenus sont toujours entachés d'erreurs considérables. On a jusqu'ici reculé devant les difficultés de la construction d'un appareil de ce genre pouvant s'appliquer à l'homme (1). D'Arsonval a récemment construit des appareils calorimétriques d'une grande perfection, dans lesquels les quantités de chaleur absorbées par le calorimètre s'enregistrent automatiquement.

Senator a trouvé que le chien adulte (à jeun) produit en moyenne 2.53 calories par heure et par kilogramme d'animal, rfelmboltz a calculé au moyen des chiffres de Dulong que chez les très jeunes chiens, la production de chaleur est beaucoup plus considérable: 6.44 calories par heure et par kilogramme d'animal (1 calorie = la quantité de chaleur nécessaire pour élever d'un degré la température d'un kilogramme d'eau [à + 4°]). Chez l'homme, la production de chaleur est généralement évaluée à 1 1/2 à 2 calories par heure et kilogr.

La source unique de la chaleur animale doit être cherchée dans les phénomènes chimiques dont notre corps est le siège.

Méthodes indirectes. — Au lieu de chercher à mesurer directement la chaleur produite par l'animal à sang chaud, il est plus facile et tout aussi rationnel de calculer cette valeur d'après la quantité de matériaux nutritifs brûlés. Prenons pour base de notre calcul la ration alimentaire normale de l'homme admise par Ranke, et qui se compose pour les 24 heures, de 100 gr. d'albumine, 100 gr. de graisse et 240 gr. de fécule. Supposons que la graisse et la fécule soient brûlées complètement de manière à fournir CO.2 et H-2O ; et que l'albumine en se décomposant fournisse un tiers de son poids d'urée. Frankland a trouvé comme calorique produit par la combustion dans l'oxygène :

1 kilogr. de graisse 9069 calories.

1 » de fécule 5956 »

1 » d'albumine 4998 »

1 » d'urée 2206 »

(1) Les mesures calorimétriques de Leyden et de Winternitz ne portaient que sur la chaleur dégagée pendant un temps donné par une partie du corps, la jambe pai- exemple, ou même par une surface beaucoup plus petite. Les recherches de Scharling, Vogel, Ilirn ont été faites avec des appareils qui méritent à peine le nom de calorimètre. Schai'ling et Vogel évaluent respectivement la production de chaleur d'un homme adulte à 152 et 100 calories par heure, soit 5168 et 2'i0nc;il. par 24. heures.

L'albumine brûlée jusqu'à l'état d'urée, doit fournir 4998 — ~^ = 4265 calories(l). Par conséquent: 100 gr. albumine fourniront 426.500 calories.

100 gr. graisse 906.900 »

240 gr. fécule 944.640 »

Total .... 2272.080 calories.

Le chiffre de 2272 calories correspond à un travail d'environ un million de kilogrammètres.

Ces 2272 calories représentent la production brute de chaleur dans le corps. Il ne faut pas oublier qu'une partie notable de la nourriture présente une basse température au moment de son introduction dans le corps, et qu'il en est de même pour tout l'air respiré. Une partie de la chaleur produite sert donc à échauffer les aliments et l'air respiré. Une autre partie est absorbée par l'évaporation de l'eau à la surface de la peau et des poumons. Enfin si le corps exécute un certain travail extérieur, ce travail absorbera également de la chaleur. La chaleur produite qui ne devient pas latente de cette façon doit servir à échauffer le corps; et puisque la température du corps reste constante, elle doit s'échapper par rayonnement et par contact. C'est cette portion de chaleur que le calorimètre mesure.

Un adulte produit donc 2272 calories en 24 heures, c'est-à-dire un peu moins de 100 calories par heure, ou une quantité de chaleur suffisante pour échauffer son corps d'un degré centigrade en une demi heure (2) . Si cette chaleur s'accumulait dans le corps, sa température atteindrait au bout d'un jour et demi celle de l'eau bouillante. Comme la température du corps reste sensiblement constante, il s'en suit que l'organisme perd exactement autant de chaleur qu'il en produit. Helmholtz classe l'importance des pertes de chaleur de la façon suivante :

2.6 o/o de la chaleur produite sert à échauffer les aliments et boissons. 2.6 °jo de la chaleur produite sert à échauffer l'air inspiré. 14.7 °/o de la chaleur produite est absorbée par l'évaporation de l'eau à la surface pulmonaire.

80.1 °/o de la chaleur produite est perdue par la peau par rayonnement, par contact et par évaporation d'eau.

Tous ces chiffres se rapportent à l'homme ou à l'animal adulte chez lequel existe un état pour ainsi dire statique de la nutrition : les recettes et les dépenses de matériaux combustibles se couvrant exactement. Chez les êtres en voie de croissance, le poids du corps peut avoir augmenté pendant la durée d'une expérience, la composition chimique peut ne pas être la même : on ne saurait

(1) Tous les chiffres de calorique de combustion trouvés par Frankland seraient trop faibles d'après v. Rechenberg (1879-80) et Danilewski (1881). Voici quelques uns des chiffres de Danilewski : albumine, S700 à 6000 j graisse, 9^62 à 10039; fécule, ^70; urée, 2S00. Le calorique de combustion de la peptone — 4900 serait notablement plus faible (de 16 à 18 "/o) que celui de l'albumine — ^700 à 6000.

(2) Le calorique spécifique de la plupart des tissus du corps est inférieur à celui de l'eau (Rosenthal). Voici quelques chiffres : cal. sp. du sang, 1.02; lait, 0.992; muscles, 0.741 ; graisse, 0.712; os, 0.71 à 0.3.

donc rigoureusement calculer la quantité de chaleur produite dans leur corps d'après le calorique de combustion des aliments avalés, ou d'après les quantités d'oxygène et de CO2 qui interviennent dans la respiration.

L'œuf de la poule en voie de développement, consomme de l'oxygène et produit CO2, en petite quantité il est vrai (Schwann) : cependant d'après des recherches calorimétriques récentes, il y aurait absorption et non production de chaleur pendant la période d'incubation. Le développement de l'embryon serait donc accompagné de réactions chimiques en majeure partie endo-thermiques, c'est-à-dire absorbant de la chaleur.

Chaleur et travail. — Lorsque notre corps exécute un travail mécanique extérieur, l'énergie représentée par ce travail, provient également de l'énergie ou calorique de combustion des substances qui brûlent dans notre corps. Helmholtz a établi que la fraction de ce calorique de combustion que nos muscles sont capables de transformer en énergie mécanique, est de i/s tout au plus. Ce rapport de i/s est bien supérieur au rendement utile des meilleures machines à vapeur. Dans les machines à vapeur, ijs à peine de la chaleur cédée à l'eau de la chaudière, peut théoriquement être transformé en travail extérieur, et dans la pratique on obtient seulement i/ia de rendement en travail utile (dans les cas les plus favorables).

Encore ne peut-on considérer, comme un déchet, la production de chaleur qui accompagne la contraction des muscles de l'animal à sang chaud, car cetle chaleur joue un rôle utile dans l'organisme. C'est à leur température élevée et constante que nos centres nerveux , nos nerfs et nos muscles doivent la vivacité de leur fonctionnement.