Calorimétrie

“ La circulation est ralentie, la chaleur ne s'échappe plus au dehors, ce qui peut être une cause d'élévation de la température centrale. C'est la calorimétrie seule qui pourrait, à cet égard, fournir des renseignements que le thermomètre est impuissant à donner. Si l'on songe à l'atteinte profonde que subit, comme nous allons le voir, la nutrition générale sous l'influence des saignées, on est porté à croire que celles-ci retentissent d'une façon très notable sur la calorification. ”

“ Dans tous les appareils de calorimétrie biologique, la source de chaleur dont il s'agit de mesurer le pouvoir caloriifque est disposée de façon à provoquer des variations thermiques sur un corps convenablement choisi, corps calorimétrique. ”

“ Au préalable, Lavoisier inaugure une méthode de calorimétrie, il imagine son calorimètre à glace, àl'aide duquel il détermine, dans des essais préliminaires, la chaleur de combustion du carbone. Cela fait, il procède à l'expérience suivante : il mesure comparativement la respiration sur un cochon d'Inde et la calorification sur un autre animal de la même espèce et de même poids. Le premier animal brûle, en dix heures, 3er,333 de carbone dont la chaleur de combustion fait fondre 326gr,75 de glace à 0°. ”

“ Si le calorimètre est échauffé par une source de chaleur, l'air se dilate et soulève la cloche correspondante à une hauteur qui sert de mesure à réchauffement et, par conséquent, à l'intensité de la source. ”

“ Tout le temps que la température du calorimètre reste constante, l'écoulement d'eau froide est nul ; dès que l'animal est introduit dans l'appareil, l'écoulement commence, d'autant plus rapide que la source de chaleur est plus intense.
Soit t la température constante du calorimètre et de l'enceinte dans lequel il est placé ; si P est le poids d'eau à o degré qui a traversé l'appareil pendant l'expérience, on a comme chaleur dégagée par la source : Q = P X Une condition absolue de l'exactitude de la méthode est le maintien à un degré invariable de la température
ambiante. ”

“ C'est LAYOISIER qui détermina, le premier, la quantité de chaleur dégagée par un animal vivant. Le calorimètre à glace de LAVOISIER et LAPLACE (2) se compose essentiellement de trois enceintes métalliques dont la première recevait l'animal en expérience; la seconde, munie d'un robinet d'écoulement, de la glace fondante ; la troisième, extérieure, remplie également de glace, mettait l'enceinte moyenne à l'abri du rayonnement de l'atmosphère ambiante. ”

“ On le réalise : soit en plaçant le calorimètre dans une enceinte à température constante soit en opérant dans un laboratoire dont la température n'est soumise qu'à des variations très faibles qu'on pourra rendre insignifiantes en environnant le calorimètre d'un vaste récipient rempli d'eau. ”

“ L'appareil que nous avons déjà décrit se prête admirablement à des expériences de ce genre : de plus, le calorimètre à température constante met à l'abri de la cause d'erreur résultant de l'élévation de température du milieu dans lequel l'animal rayonne, élévation de température qui a une influence considérable sur la radiation calorique, comme le montrent les expériences relatées plus haut, et qui est inévitable dans le calorimètre à rayonnement. Les tableaux 5 et 6 donnent les quantités d'oxygène absorbé et les calories dégagées : 1° par des lapins normaux ”

“ Ce liquide est traversé par un serpentin dont une extrémité est reliée à la source frigorifique (eau à o degré) l'autre extrémité communiquant par un tube de caoutchouc avec un récipient destiné à recevoir l'eau écoulée. Ce tube passe à travers un régulateur d'écoulement actionné par le liquide du calorimètre, et tel que l'écoulement d'eau froide à travers le serpentin commence aussitôt que la température du calorimètre s'élève au-dessus de la température ambiante. ”

“ On constitue, pour l'homme, un calorimètre simple et léger, en prenant un cylindre d'étoffe, une couverture de laine, de 2 mètres de haut, attaché à un disque de bois de 80 centimètres de diamètre. Ce disque de bois, qui constitue le plafond de la chambre calorimétrique, porte à son centre une cheminée conique ayant 20 centimètres de base et 10 centimètres à la partie supérieure sur 60 à 80 centimètres de hauteur totale.
La partie inférieure reçoit un embout métallique coudé à angle droit sur lequel vient s'adapter l'anémomètre. ”

“ Appareil pour l'étude simultanée de la radiation calorique et des combustions respiratoires.
culation de l'air. L'épaisseur de paroi du tube 1 = omm5. Il nous a semblé qu'on était plus sûr, avec ce dispositif, de ne laisser sortir l'air expiré qu'après avoir cédé toute sa chaleur au liquide contenu dans l'espace annulaire. Nous avons donné au calorimètre une forme cylindro-sphérique qui empêche les déformations possibles lorsqu'on introduit l'animal dans son intérieur, déformations qu'il est, comme on le verra plus loin,
absolument essentiel d'éviter. ”

“ Il peut paroître indifférent au premier abord que ce soit d’un espace vide ou occupé par de l’air très-dilaté, que soit dégagé le calorique lorsque l’air pénètre dans cet espace ; mais il me semble que pour la théorie de la chaleur il est de la plus grande importance d’en connoître la source. Pour moi, malgré le vide le plus parfait que j’aie pu produire dans un de mes récipiens, j’ai toujours vu le thermomètre s’élever d’une manière très-marquée lorsque l’air de l’autre s’y est précipité, et je ne puis m’empêcher de conclure que la chaleur ne vient point de celui qui pouvoit y être resté. ”

“ La méthode calorimétrique imaginée par Black permet de mesurer la quantité de calorique qu’un corps gagne ou perd lorsqu’il subit une transformation d’une nature bien déterminée : échauffement ou refroidissement d’un certain nombre de degrés, fusion ou congélation, vaporisation ou condensation. Mais quelle est la quantité de chaleur que renferme un corps donné, pris dans un état donné ? Combien y a-t-il de calorique, par exemple, dans un kilogramme d’eau, à la température de la glace fondante ? ”

“ Quel est le corps dont Desormes et Clément vont déterminer le contenu absolu de chaleur ? Tous les corps ont la propriété de dissimuler, à l’état latent, des quantités plus ou moins grandes de calorique, et cette circonstance rend fort difficile la mesure de la quantité totale de chaleur qu’ils recèlent. Pour n’avoir pas à tenir compte du calorique latent, Desormes et Clément vont s’adresser au vide ; les molécules matérielles n’existant plus, on ne pourra craindre qu’une partie du calorique leur demeure combinée. ”

“ Nous supposons ici que l’on connaît exactement la construction, l’usage et les propriétés de ces instruments. La température d’un corps dont toutes les parties sont également échauffées, et qui conserve sa chaleur, est celle qu’indique le thermomètre, s’il est et s’il demeure en contact parfait avec le corps dont il s’agit.
Le contact est parfait lorsque le thermomètre est entièrement plongé dans une masse liquide, et, en général, lorsqu’il n’y a aucun point de la surface extérieure de cet instrument qui ne touche un des points de la masse solide ou fluide dont on veut mesurer la température. ”

“ Tous les corps, toutes les particules même de la matière contiennent du calorique latent ou libre. Petit et Dulong ont établi cette loi remarquable, que les atomes des corps simples ont tous exactement la même capacité pour la chaleur. Une élévation très grande de température s'accompagne toujours de phénomènes lumineux ; le calorique est inséparable de la foudre. Excepté l'eau, la fonte, le fer et le bismuth, les corps simples ou composés se dilatent par la chaleur, et toutes choses égales d'ailleurs, le même degré de
chaleur leur communique exactement le même volume. ”

“ Nous constatons, enseignent les troisièmes, nous constatons tous les jours production de chaleur dans la combinaison des corps : par exemple, de l'eau et de la chaux, formant un composé dont le calorique s'élève à 300 degrés. De même, en projetant en l'air de l'eau, de manière à ce qu'elle retombe en goutte imperceptible sur une petite masse de potassium, à mesure qu'elle y arrive, chaque molécule d'eau est décomposée, et une grande élévation de température est produite. ”

“ Tous les corps sous le même poids n’exigent pas une égale quantité de chaleur pour accuser la même température ; ils ont, comme disent les physiciens, des capacités calorifiques différentes, et ces capacités tiennent à leur constitution moléculaire. L’absorption de chaleur spécifique est d’autant plus petite que l’agrégation des molécules est plus grande. On conçoit donc que la capacité calorifique des gaz augmente avec la température et avec la diminution de la pression. ”

“ De plus, si nous remarquons que tous les gaz se dilatent également par la chaleur, et que, dans nos expériences, en occupant des volumes plus grands, mais égaux, ils ont absorbé des quantités de calorique d’autant plus grandes qu’ils ont moins de pesanteur spécifique, nous tirerons cette conséquence importante, savoir, que les capacités des gaz pour le calorique, sous des volumes égaux, suivent un rapport croissant quand leurs pesanteurs spécifiques diminuent. ”

“ Puisque nous connaissons d’une part la loi suivant laquelle la chaleur se dégage par la compression des gaz, et de l’autre la loi suivant laquelle varie la chaleur spécifique avec le volume, il nous sera facile de calculer les accroissemens de température d’un gaz que l’on comprime sans lui laisser perdre de calorique. ”

“ Le calorique se combine dans les divers corps avec plus ou moins de facilité, et nous en connoissons plusieurs qui, à la température de l’atmosphère, sont constamment à l’état de gaz ; il en est d’autres qui passent à cet état par quelques degrés de chaleur au-dessus, ce sont ceux-ci qu’on désigne par substances volatiles, évaporables, etc. ”

“ On dit qu'une substance a plus ou moins de capacité pour la chaleur selon qu'elle exige plus ou moins de chaleur pour éprouver un changement de température donné, et l'on nomme calorique ou chaleur spécifique la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température de l'unité de poids d'un degré du thermomètre centigrade. ”

“ Mais, d'un autre côté, obéissant à la la loi des capacités calorifiques, qui impose aux gaz la nécessité d'augmenter leur chaleur spécifique à mesure qu'ils se dilatent davantage, l'air ne peut acquérir un plus grand volume qu'à la condition d'absorber une certaine quantité de calorique, qui n'est nullement sensible à nos thermomètres. D'où il résulte qu'un air à 15 degrés, par exemple, s'il se dilate, pourra absorber beaucoup de chaleur, sans pour cela marquer plus de 15 degrés sur nos instruments. ”

“ I. Les mesures de la radiation calorique chez l'homme par le procédé du calorimètre à air présentent un double avantage : 1° d'être obtenues à l'aide d'un appareil très sensible, enregistrant les plus faibles dégagements caloriques ; 2° d'être prises sur des sujets placés dans des conditions s'écartant très peu des conditions physiologiques normales.
II. Les variations dans le rayonnement de la chaleur humaine sont dues à deux ordres de causes : 1° les unes indépendantes du sujet, variations atmosphériques, influence de l'heure et de l'alimentation, vêtements ”

“ Nous donnerons dans la suite une description plus développée du thermomètre, jointe à la théorie de sa construction.
115. La présence du calorique, ou plutôt son accumulation au delà du terme où il étoit déjà parvenu, se manifeste à nous principalement par deux effets : l’un, qui a un rapport intime avec nous-mêmes, est la sensation de la chaleur ; l’autre, qui est le résultat d’une observation générale relativement à tous les corps, consiste dans leur dilatation ou leur augmentation de volume. ”

“ Nous connaissons maintenant l'état calorifique des animaux supérieurs et principalement de l'homme; cet état peut être considéré comme sensiblement invariable; à moins de variations extraordinaires, expérimentales seulement, peut-on dire, la température de l'homme est constante; l'homme est à l'état permanent, à l'état de régime, au point de vue calorifique.
Ce résultat peut s'expliquer soit parce qu'il n'y a aucun échange de chaleur avec le milieu ambiant, soit parce que l'homme, à chaque instant, produit ou absorbe de la chaleur pour compenser les pertes ou les gains qu'il fait. ”

“ Un calorimètre à eau recueille évidemment toute la chaleur émise par la source et, si l'on admet qu'il est entièrement protégé contre le rayonnement, on obtiendra la mesure de la chaleur produite pendant l'expérience, en multipliant le poids du calorimètre, évalué en eau, par l'accroissement de sa température. ”

“ La puissance ainsi calculée n’est nullement proportionnelle à la température de la source chaude ; elle dépend de cette température d’une manière beaucoup plus compliquée. La puissance motrice que développe une unité de calorique n’est pas proportionnelle à la hauteur de la chute subie par ce calorique ; en tombant d’un nombre donné de degrés, une quantité donnée de chaleur produit d’autant moins de travail que la chute a lieu dans une région plus élevée du thermomètre. ”

“ D'un autre côté, si le canal d'arrivée de l'air froid est supposé avoir même section que la cheminée, nous aurons : v : U = (1 + aT) : (1 + at) , et, par suite :
Le poids P d'air qui s'écoule à la température t, a absorbé Pc (t-T) calories, c représentant le calorique spécifique de ce gaz. Par conséquent, pour obtenir le travail Q, produit par une calorie, il suffira de diviser le travail réalisé, par la chaleur dépensée Pc (t-T) . ”