PRODUCTION DE CHALEUR

Procédés. — Thermométrie. — On peut employer deux sortes d'instruments pour prendre la température des corps vivants, les thermomètres et les appareils thermo-électriques.

1° Thermomètres. — Les différents thermomètres usités en physiologie sont décrits dans le chapitre : Bu Laboratoire de physiologie, et il n'y a rien de particulier à ajouter sur leur mode d'emploi.

2° Appareils thermo-électriques. — Les appareils thermo-électriques sont basés sur le développement des courants électriques par l'action de la chaleur. Ils ont sur les thermomètres l'avantage de donner immédiatement la température, tandis que les thermomètres deman dent

toujours un certain temps pour se mettre en équilibre avec la température du milieu ambiant. Ces appareils comprennent deux parties, une pile thermo-électrique et un galvanomètre. La pile thermo-électrique, pour les recherches physiologiques, est disposée sous une forme particulière qui permet son introduction facile dans la profondeur des tissus ; c'est ce qu'on appelle des aiguilles thermo-électriques.

Ces aiguilles se composent de deux fils métalliques, l'un de fer, l'autre de cuivre, soudés, soit bout à bout {aiguille à soudure médiane), soit par une de leurs extrémités {aiguille à soudure terminale) ; on prend deux de ces aiguilles, l'une est placée dans un milieu à température constante (masse d'eau), l'autre enfoncée dans le lieu dont on veut rechercher la température; les deux extrémités fer sont réunies par un fil de même métal, les deux extrémités cuivre sont mises en communication avec le galvanomètre ; la moindre différence de température des deux soudures se traduit par une déviation de l'aiguille du galvanomètre; si, par exemple, la soudure placée dans le milieu à température constante est moins chaude que l'autre, le courant, dans le galvanomètre, va de la soudure à température constante à l'autre. On peut varier la disposition des aiguilles thermo-électriques suivant le but à atteindre. Ainsi on peut les entourer de gutta-percha, et leur donner la forme de sondes qui pénètrent facilement dans les cavités du corps, dans les vaisseaux, dans le cœur, etc. Au lieu du galvanomètre ordinaire, on peut employer les galvanomètres à miroir de Wiedemann, Meyerstein, Meissner, etc., pour la description desquels je renvoie aux mémoires spéciaux. Avec les aiguilles thermo-électriques, on peut, en prenant les précautions convenables, arriver à mesurer des différences de température de 74000e de degré.

Calorimétrie. — La calorimétrie a pour but l'estimation directe de la quantité de chaleur produite par un animal dans un temps donné. Lavoisier employait le calorimètre à glace, qui se trouve décrit dans tous les traités de physique. Dulong et Despretz se servirent du calorimètre à eau. L'animal est placé dans une boîte métallique dont l'air est alimenté par un gazomètre, tandis qu'un tuyau entraîne l'air expiré. La boîte est plongée dans un espace clos rempli d'eau; le calorimètre est entouré de corps mauvais conducteurs, de façon à rendre, autant que possible, sa température indépendante de celle du milieu extérieur. La température de l'animal et celle de l'eau du calorimètre sont prises au début et à la fin de l'expérience. Il peut alors se présenter deux cas : 1° Ou bien la température de l'animal est la même au début et à la fin de l'expérience ; dans ce cas, qui est le plus rare, la quantité de chaleur produite par l'animal est égale à la quantité de chaleur (') que

(l) La quantité de chaleur se mesure par unités de chaleur ou calories. On appelle calorie la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de 1 kilogramme d'eau de 0 à 1 degré.

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ranimai a cédée au calorimètre, et pour trouver cette quantité il suffit de multiplier le poids du calorimètre (eau et métal) par sa chaleur spécifique et par le nombre de degrés de température que le calorimètre a gagnés à la fin de l'expérience; 2° ou bien, la température de l'animal est différente au début et à la fin. Supposons que la température finale de l'animal soit moins élevée ; dans ce cas, il faudra retrancher du nombre d'unités de chaleur gagnées par le calorimètre le nombre d'unités perdues par l'animal; on trouve ce nombre en multipliant le poids de l'animal par sa chaleur spécifique (qu'on peut évaluer à 0,83) et par le nombre de degrés perdus par l'animal pendant l'expérience. Si, au contraire, la température finale de l'animal était plus élevée, il faudrait ajouter les deux quantités au lieu de les retrancher l'une de l'autre. Hirn a employé la méthode calorimétrique chez l'homme et a calculé ainsi le nombre d'unités de chaleur produites par l'homme pendant le repos et pendant le travail musculaire.

Procédés chimiques. — Calorimétrie indirecte. — On peut arriver indirectement, d'une autre façon, à trouver la quantité de chaleur produite par un organisme, et deux méthodes différentes peuvent conduire au résultat.

1° Dans la première (Boussingault, Liebig, Dumas, etc.), on prend un animal soumis à la ration d'entretien, et on calcule la quantité de carbone et d'hydrogène contenue dans ses aliments; on en retranche la quantité éliminée par l'urine et par les excréments ; la différence donne la quantité de carbone et d'hydrogène oxydés dans l'organisme, et comme on connaît la quantité de chaleur produite par la combustion d'un gramme de carbone (8C,080 calories), et d'un gramme d'hydrogène (34c,460 calories), il est facile de trouver la quantité de chaleur produite par la combustion du carbone et de l'hydrogène consommés. Comme dans les hydrocarbonés, l'hydrogène et l'oxygène se trouvent déjà dans la proportion de l'eau , on suppose que l'eau s'y trouve toute formée et on ne fait pas entrer l'hydrogène de ces substances dans le calcul. Le tableau suivant donne le détail de ce calcul (voir page 500) :

Ingesta.

Carbone.

Hydrogène.

Àlbuminoïdes

Hydrocarbonés

Total

Excréments et urine. . .

Le carbone donnera donc par jour 251.4 X 8,040 = 2031°,3I2, J3eaunis, Phys. 45

PHYSIOLOGIE FONCTIONNELLE

l'hydrogène 12,56 X 34,460 = 432c,818, ce qui donne un total de 2464 calories par jour.

Mais ce calcul est loin d'être exact. En premier lieu, la chaleur de combustion d'une substance n'est pas égale à la chaleur de combustion de son carbone et de son hydrogène; elle est en général plus faible que la somme des chaleurs de combustion de ses éléments. En outre, la supposition que l'hydrogène et l'oxygène dans les hydrocarbonês y sont à l'état d'eau n'est pas justifiée; aussi les chiffres obtenus ainsi sontils passibles d'erreur.

Aussi vaut-il mieux, au lieu de calculer la quantité des calories d'après la quantité de carbone et d'hydrogène contenue dans les ingesûa, calculer directement le nombre de calories fournies par ces ingesta dont on connaît la chaleur de combustion, comme l'indique le tableau suivant :

Calories fournies par la Calories fournies

combustion d'un gramme. en 24 heures.

Albuminoïdes .... 4C,998 599c,760

Hydrocarbonés .... 3 ,277 1081 ,410

Graisses . 9 ,069 816 ,210

Total. . . . 2497c,380

Comme les albuminoïdes n'arrivent pas à une combustion complète dans l'organisme, il faut diminuer de 4 calories environ le chiffre des albuminoïdes, ce qui donne un total de 2,493 calories par jour.

2° Le second procédé consiste à calculer la quantité d'oxygène absorbée, et d'acide carbonique produit par la peau et les poumons (voir page 416); de l'acide carbonique exhalé on déduit la quantité de carbone brûlé ; l'excès d'oxygène non employé à la production de l'acide carbonique est supposé avoir servi à la formation d'eau et on en déduit la quantité d'hydrogène; on calcule alors la production de la chaleur aux dépens de ce carbone et de cet hydrogène. Le tableau suivant donne les calculs de l'opération.

Carbone. Oxygène. Hydrogène.

Acide carbonique éliminé en 24 heures par la peau et la respiration 909,75 251,4 658,35 »

Oxygène absorbé ...... 744jll' » » »

Excès d'oxygène employé à former de l'eau 85,76 » » »

Hydrogène de l'eau formée . . 10,70 » » 10,70

Pour le carbone, la quantité de chaleur sera de 251,4 X 8,040 calories = 203 lc,3 12; pour l'hydrogène, elle sera de 10,70 X 34,460

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= 368,722 calories, ce qui donne un total de 2,400 calories par jour. Mais cette méthode n'est pas non plus à l'abri d'objections, et ne peut être employée avec avantage qum chéries herbivores. On suppose en premier lieu que l'oxygène absorbé sert à former de l'acide carbonique et de l'eau, et que tout le carbone oxydé se retrouve dans l'acide carbonique exhalé. En outre, pour une même quantilé d'acide carbonique produite et d'oxygène absorbée, les quantités de chaleur peuvent être très- différentes.