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Despretz

Dulong

Berthelot

Plus tard Dulong fît de nouvelles déterminations directes de ces coefficients; en les appliquant il trouva une quantité de chaleur calculée trop grande, et n’arriva plus à comprendre ce qui se passait. Nous le savons aujourd’hui, cela tenait à une erreur de principe qui échappait à Dulong aussi bien qu’à Despretz et dont il est aisé de comprendre toute la valeur.

Brûlons un gramme d’acide stéarique, l’expérience calorimétrique directe montre que cette combustion dégage 5,962 calories.

Mais supposons que nous cherchions à faire le calcul par la méthode de Dulong et Despretz, en employant toutefois les coefficients de Berthelot, voici quel serait le raisonnement.

Un gramme d’acide stéarique a nécessité, pour brûler, 1 gr. 818 d’oxygène et a fourni 2 grammes d’acide carbonique. Cet acide carbonique contient 1 gr. 464 d’oxygène; il reste donc pour la combustion de l’hydrogène 0 gr. 354.

Or 1 gr. 464 d’oxygène, donnant par combustion du carbone de l’acide carbonique, fournit 1,464x2,947 = 4,314 calories. De plus 0 gr. 354 d’oxygène brûlant de l’hydrogène fournit 0,354x3,637 =1,287 calories. Total, 5,601 calories. Nous sommes en déficit de 0,361 calories, même en ayant employé de bons coefficients. Cela tient à ce que la méthode est entièrement fautive. Nous ne pouvons savoir d’après l’acide carbonique formé et l’oxy-

gène consommé combien il s’est formé d’eau, car il y avait encore de l’oxygène dans le corps combustible luimême. Mais même saurions-nous exactement quels sont en totalité les produits de la combustion, acide carbonique et eau, que cela ne suffirait pas. De ces données nous pourrions en effet déduire quelle était la composition du corps, sa teneur en carbone, hydrogène et oxygène, mais non la chaleur qu’il dégage en brûlant. Quand divers corps simples s’associent pour former un composé il se dégage généralement une certaine quantité de chaleur, dite chaleur de formation du corps. Plus tard la combustion de ce corps ne produira plus toute la chaleur qu’aurait fournie la combustion directe de ses éléments, il manquera la chaleur de formation que l’on a déjà obtenue. C’est là une application directe du principe de l’état initial et de l’état final énoncé par Berthelot.

En prenant certains éléments et les brûlant nous avons une certaine quantité de chaleur. Si, au lieu de cela, nous procédons par opérations successives, combinant d’abord les corps sous une certaine forme pour brûler ensuite ces composés, nous aurons toujours finalement la même quantité de chaleur totale en faisant la somme de ce qui se dégage dans les opérations successives, par suite la combustion de ces composés intermédiaires ne donnera plus que le total moins leur chaleur de formation.

Si donc, revenant à l’exemple précédent de l’acide stéarique, on avait calculé combien tout l’acide carbonique et toute l’eau formés produisent de chaleur en partant du carbone et de l’hydrogène, il aurait fallu en retrancher la chaleur de formation de l acide stéarique, pour savoir combien ce corps était encore capable de donner de chaleur par sa combustion. Ou bien il aurait fallu déduire de la connaissance des produits gazeux la quantité d’acide stéarique brûlée et connaître la chaleur de combustion de ce corps. Par quelque méthode que ce soit, on est toujours

acculé à la nécessité de savoir quel est le corps brûlé, sa chaleur de formation ou sa chaleur de combustion , ce qui revient au même.

Finalement, pour résoudre le problème de Lavoisier, d’une façon complète et parfaite, on est donc amené aux trois questions suivantes :

1° Quel est l’état initial et l’état final des matières transformées dans l’organisme?

2° Quelle est la quantité de chaleur que peut fournir la combustion de ces matières à l’état initial et à l’état final?

3° La quantité de chaleur que peut fournir l’état initial diminuée de celle que peut fournir l’état final, correspondelle bien exactement à celle que l’organisme cède au calorimètre?

Les matières destinées à être transformées dans l’organisme se trouvent dans nos aliments.

Si parfois les substances alimentaires que nous absorbons se présentent sous une forme simple comme le sucre, ayant une constitution chimique bien connue et invariable, ce n’est là qu’une exception. La plupart de nos aliments sont complexes. La viande, les légumes, le pain, etc., n’ont pas toujours exactement la même composition et contiennent des produits plus simples en proportion variée. Nous verrons plus loin le rôle joué par chacune de ces substances alimentaires. Pour le moment disons simplement que depuis la fondation delà chimie par Lavoisier, les efforts d’un grand nombre de chimistes, Dumas, Chevreul, Boussingault, Liebig, d’autres encore, se sont portés sur l’étude de ces substances. Faire le récit des travaux successifs exécutés sur ce sujet serait reprendre l’histoire de la chimie organique, ce qui serait tout à fait hors de propos. Grâce aux travaux de nom-

breux savants on a pu aujourd’hui constituer de volumineux recueils comme celui de Kônig où se trouve la composition d’un aliment quelconque. On peut y avoir recours comme à un dictionnaire.

Parallèlement à ces recherches on en a institué d’autres pour savoir quelles sont les transformations que subissent les aliments dans leur passage à travers l’organisme; pour établir, comme on dit, le bilan des entrées et des sorties.

Boussingault doit être cité en tête de ceux qui se livrèrent à cette étude. Il fit un grand nombre de déterminations ayant pour but de savoir quels étaient les besoins de l’organisme au point de vue alimentaire, de rechercher de, quoi se composait la ration et quels étaient les excreta. Ses expériences portèrent sur les animaux.

Barrai 1 fit la même détermination sur l’homme et donna un bilan très complet des entrées et des sorties relevé sur cinq sujets différents ou placés dans des conditions différentes.

Malheureusement les expériences de Boussingault ainsi bien que celles de Barrai manquaient d’un élément important, la détermination des échanges gazeux, on ne connaissait donc pas l’oxygène des ingesta ni le carbone, l’oxygène et l’eau des excreta. D’autres auteurs, entre autres Régnault et Reiset, avaient bien étudié les échanges respiratoires, mais leurs expériences ne pouvaient se raccorder avec celles de Boussingault et de Barrai, n’ayant été faites ni sur les mêmes sujets ni dans des mêmes conditions. Ce fut surtout l’œuvre de C. Voit et de Pettenkofer, travaillant tantôt isolément, tantôt en collaboration entre eux ou avec d’autres savants, d’établir le bilan complet des entrées et des sorties de l’organisme, en déterminant simultanément sur un sujet, dans une

1. Mémoire sur la statistique chimique du corps humain, par M. Barrai, Ann. de Chimie et de Phys., 3e série, t. XXV, 1849, p. 129-171.

même expérience, tous les ingesta y compris l’oxygène inspiré et tous les excreta. Il y aurait bien quelques objections à faire à leur méthode de technique, mais enfin ils furent les premiers à exécuter en principe les expériences nécessaires pour établir le bilan des entrées et des sorties dans différentes alimentations, sur l’homme et sur le chien, et à montrer comment, dans les divers cas, on pouvait déterminer la nature des corps brûlés dans l’organisme, qu’ils soient empruntés à la ration alimentaire ou aux réserves de l’organisme, soit enfin qu’une partie de la ration surabondante ait passé dans les réserves.

Il n’est pas superflu d’indiquer ici la méthode due à Pettenkofer \ et qui fut employée dans la suite par lui et par Voit pour de nombreuses déterminations.

L’animal sur lequel on opérait était placé dans une enceinte d’environ 12 mètres cubes. Un courant d’air la traversait et un compteur donnait la quantité d’air débitée. Une partie seulement de cet air était dérivée à travers un petit compteur et analysée. C’est-à-dire qu’on en déterminait la teneur en acide carbonique et en vapeur d’eau. On évaluait cette même teneur pour l’air entrant dans l’appareil. De plus, à la fin de l’opération, on prélevait un échantillon de l’air de l’enceinte où se trouvait l’animal et on l’analysait. On avait ainsi tout l’acide carbonique et la vapeur d’eau rendue. On pesait soigneusement le sujet au commencement et à la fin de l’expérience; la ration alimentaire était aussi pesée et analysée, de même pour l’urine et les fèces.

Voyons maintenant ce que l’on tirait de ces données. Pour cela prenons un exemple tiré d’un des mémoires de Pettenkofer et Voit2.

1. M. Pettenkofer, Ueber die Respiration, Annalen der Chimie und Pharmacie, 1862 et 1863, II Supplementband, p. 1-52, 3 pl.

2. M. von Pettenkofer und G. Voit, Ueber die Zersetzungsvorgânge im Thierkôrper bei Fütterung mit Fleisch und Fett, Zeitsch. f. Biologie, Bd. IX, 1873, p. 1-40 (exemple de la page 3).

Un chien recevait par jour 400 grammes de viande, 200 grammes de graisse et de l’eau; le 5e jour il but 578 grammes d’eau et on détermina sur lui les excreta. Il pesait au commencement de l’expérience 32,910 grammes ; s’il n’avait rien perdu il aurait dû peser en plus les 1 178 grammes absorbés dans sa nourriture. Son poids à la fin était 32 880 grammes, c’est-à-dire 30 grammes de moins qu’au début. Il a donc perdu 1 178 + 30= 1 208 gr. par l’urine, les fèces, CO2 et H20 de la respiration. Or ces poids déterminés directement formèrent un total de 1793,7. Il y a 585,7 grammes de trop, crest l’oxygène emprunté à l’air. On peut dès lors faire le bilan complet des entrées et de leur composition, elles sont rapportées dans le tableau suivant, donnant les poids, en grammes, des divers corps.