Калориметрия

Процессы диссимиляции сопровождаются освобождением энергии, т. е. переходом потенциальной химической энергии в кинетическую. Большая часть этой энергии превращается в тепловую; 20—25%освободившейся энергии может перейти в механическую. Освобождение электрической энергии ничтожно мало.

Конечным итогом превращения энергии является образование тепла, отдаваемого телом во внешнюю среду. Так, например, механическая знергия, свобождающаяся при сокращении сердца и обеспечивающая движение, затрачивается на преодоление сопротивления и превращается в тепловую. То же самое происходит и при работе скелетных мышц; механическая энергия при этом переходит в тепловую вне организма.

Вся энергия, освобождающаяся в организме, может быть определена и выражена в единицах тепла — калориях. Определить количество продуцируемой организмом энергии можно методами прямой или непрямой калориметрии.

Прямая калориметрия производится с помощью специальных сложных аппаратов — калориметрических камер, улавливающих отдаваемое организмом тепло. Такие камеры для человека и крупных животных были сооружены В. В. Пашутиным и А. А. Лихачевым (1893) в России, а затем У.Этуотером (1899)   и Ф. Бенедиктом в США (рис. 95).

Точность калориметрических определений может быть велика. Это показывают опыты М. Рубнера, который сопоставлял результаты определений энергетических затрат организма с помощью калориметрической камеры посредством исследования общего обмена веществ. Вычисления величин теплопродукции на основании исследования валового обмена и прямого определения выделения тепла в калориметрической камере расходились не более чем на 0,5%. Так, в одном из опытов за 8 дней пребывания собаки в калориметрической камере ее организм отдал 2494 ккал. Согласно же вычислениям теплопродукции этой собаки по результатам исследования общего обмена веществ, в ее организме освободилось 2488 ккал. Разница между этими цифрами лежит в пределах всегда возможной ошибки измерений.

Определения энергетических затрат организма с помощью прямой калориметрии или исследования валового обмена веществ весьма сложны. Проще и практически удобнее производить расчеты расхода энергии на основании изучения газообмена, т. е. путем непрямой калориметрии.

Рис. 95. Схема калориметра Этуотера — Бенедикта. Продуцируемое организмом человека тепло измеряется с помощью термометров (1 и 2) по нагреванию воды, протекающей по трубам в камере. Количество протекающей воды измеряют в баке (3). Через окно (5) подают пищу и удаляют цементы. Посредством насоса (6) воздух извлекают из камеры и прогоняют через баки с серной кислотой (7 и 9) — для поглощения воды и с натронной известью (8) — для поглощения углекислого газа. Кислород подают в камеру баллона (10) через газовые часы (11). Давление воздуха в камере поддерживается на постоянном уровне посредством сосуда с резиновой мембраной (12).