CALO
nets, avec ou sans lésions d’organes, mais s’accompagnant d’une, modification des phénomènes chimiques de l’organisme, exercent une influence considérable sur la calorificalion. En effet, suivant les observations de Doyère, de Hannover, d’Hervier de Saint-Léger, la chaleur animale produite variera dar.s de sêrietuas proportions. Elle est diminuée dans le choléra, le typhus, la dyssenteîie, les diarrhées chroniques, les suppurations, la lièvre typhoïde et la phthisie ; de là l’indication, dans quelques-uns de ces cas, d’employer, comme moyens curatifs, ou tout au moins comme adjuvants de la médication spéciale, les aliments respiratoires les plus actifs ; c’est ce qui justifie, par exemple, remploi de l’huile de t’oie de morue et de l’alcool dans la phthisie pulmonaire. La chaleur animale augmente dans les maladies inflammatoires, érythême, érysipèle, début des fièvres typhoïdes, des scarlatines, des rougeoles ; dans le scorbut, le purpura, la fièvre intermittente. Iî n’y a d’exceptées que les phlegmasies qui se compliquent d’une gêne de la respiration, comme fa pleurésie, la pneumonie ou la péricardite. Une observation curieuse qui a été faite, c’est que les sensations éprouvées par le malade ne sont pas toujours de nature à fournir des indications sur la quantité de chaleur produite ; ainsi, pendant le stade de froid de la fièvre intermittente, la chaleur est réellement augmentée.
Cette augmentation anormale de chaleur ne dépasse pas du reste quelques degrés. On a pu penser qu’elle pouvait aller exceptionnellement jusqu’à produire l’inflammation spontanée des tissus, mais cette opinion est peu soutenante. Les circonstances au milieu desquelles se sont produits les cas si étranges dits de combustion spontanée permettent au contraire d’invoquer l’action des causes extérieures et doivent faire, jusqu’à preuve du contraire, rejeter toute idée de spontanéité.
V. COMBUSTION SPONTANÉE.
Nous avons vu que les végétaux, sous l’influence des conditions physiologiques au milieu desquelles ils se trouvent, subissent les mûmes variations dans leur température propre. Nous avons vu comment la germination et la floraison particulièrement augmentaient la production de chaleur d’une manière très-sensible. Nous n’avons pas à insister sur qe sujet, et nous aborderons une dernière question que les progrès aetuels de la science mettent légitimement à l’ordre du jour.
— VI. Transformation de la chaleur animale en travail musculaire. Il était impossible de passer sous silence une des plus remarquables applications qui aient été faites dans ces derniers temps de la théorie dynamique de la chaleur. On sait que cette théorie, désormais acceptée dans la science, est regardée comme une des plus brillantes découvertes de la physique moderne ; elle proclame et démontre l’indestructibilité de la force, qui jamais ne se crée, qui jamais ne se perd.
« Si une machine thermique, dit M. Sée dans ses leçons, produit un certain travail mécanique, c’est aux dépens d’une quantité correspondante de chaleur ; en d’autres termes, s’il se produit du travail, il disparaît de la chaleur. De plus, la quantité de chaleur disparue et la quantité correspondante de travail apparu ont entre elles un rapport qui est toujours le même, quelles que soient les conditions dans lesquelles le phénomène se produit ; c’est ce rapport constant, unique, qu’on appelle l’équivalent mécanique de la chaleur.*
Il ne peut pas en être autrement au sein de l’économie vivante. S’il se produit un travail musculaire actif, il doit nécessairement disparaître une quantité correspondante de chaleur. Et qui fournirait à cette dépense, sinon la chaleur animale propre à l’être, et produite au sein même de l’organisme ? Seulement il importe de distinguer le travail positif du travail négatif. Si, par exemple, un homme monte sur une montagne, il élève le poids de son corps à une certaine hauteur et produit un travail positif : il consomme de la chaleur ; s’il descend, au contraire, c’est un travail négatif ; il ne consomme pas de la chaleur, il en produit. L’expérience instituée par M. Hiru, et souvent invoquée, démontre péremptoirement te fait.
L’expérimentateur s’enferme dans une chambre close, ayant & ses pieds une roue à palettes mue par un moteur extérieur. Des agitateurs mélangent les couches d’air de la chambre. Il est facile de calculer, par les procédés appropriés, la quantité d’oxygène absorbée dans un temps donné, et la quantité d’acide carbonique exhalée. Ce calcul fait en temps utile et conformément aux règles établies pour ces sortes d’expériences, l’expérimentateur se met en mouvement en posant ses pieds sur les palettes de la roue, ce qui revient (en raison du mouvement des palettes) à l’action de monter. Le nombre de tours accomplis par la roue indiqua la quantité dont le poids du corps a été élevé. Appliquons maintenant les données du calcul à cette eu- j rieuse expérience. Admettons que le poids du corps équivaille à 75 kilogr., et que le corps ait été élevé à 400 mètres en 1 espace d’une heure ; pendant ce temps, îoo grammes d’oxygène ont été brûlés. Chaque gramme d’oxygène, en brûlant, produisant 5 calories, 100 grammes produisent 500 calories, tandis que
{iar la mesure directe on n’en retrouve que 30 ; es 70 calories perdues ont donc été transfor CÀLÔ
mées en travail moteur, et ce travail équivaut, a raison de 425 kilogrammètres par calorie, à 30,000 kilogrammètres. Si l’on descend, au contraire, on retrouve la chaleur produite, plus 70 calories.
D’autres expériences ont encore servi à établir ce fait. Lehman a montré qu’un homme en repos fournissait 32 grammes d’urée ; pendant et après le travail, la production d’urée s’élève à 36 et 37 grammes ; il y a donc eu une
{dus entière combustion musculaire, puisque es produits de cette combustion se montrent plus abondants dans les sécrétions. MM. Beigel et Speck ont confirmé ces résultats. Matteucci enferme des grenouilles en égal nombre dans deux bocaux, mais celles du premier bocal sont soumises à l’action d’une pile qui excite chez elles des contractions musculaires ; une grande quantité d’acide carbonique se dégage dans ce bocal. La production de l’acide carbonique est donc une conséquence du travail musculaire ; c’est ce gaz qui, se produisant en excès chez les animaux surmenés, s’accumule dans leur sang et les asphyxie.
Si ces résultats sont admis, on est donc forcé de reconnaître que l’organisme vivant est une véritable machine à feu dans laquelle la chaleur est transformée en travail. Comme le fait remarquer M.. Sée dans ses leçons sur les anémies : dans l’organisme en mouvement, comme dans une machine à vapeur, même combustible, le carbone ; mêmes produits de combustion, l’eau et l’acide carbonique. Dans l’organisme comme dans la machine, même absorption d’oxygène, même production de travail, même transformation de cette chaleur en travail uti-e. On peut même aller plus loin, selon M. Cazin, et affirmer que, dans les conditions ordinaires de son activité fonctionnelle, l’homme, considéré comme machine thermique, est la plus puissante et la plus parfaite machine qu’il soit possible d’imaginer. « En appliquant les nombres trouvés par M. Hirn à la suite des expériences que je viens de décrire, dit M. Cazin dans ses leçons sur la chaleur, j’ai trouvé que, pour faire à pied l’ascension du mont Blanc, un homme ordinaire consomme î, S44 grammes d’oxygène, tandis qu’une machine à vapeur qui serait employée à l’élever au sommet en consommerait deux fois plus environ, cet oxygène servant à faire brûler le charbon sur la grille du foyer. •
Cette théorie n’a pu cependant se produire dans la science sans soulever de nombreuses objections ; elle a dû même provoquer les répugnances légitimes des anciens physiologistes, habitués a professer que le travail musculaire développe de la chaleur au lieu d’en absorber. On sait, en effet, que le travail musculaire élève la température du corps. Si l’on monte sur une montagne, on perçoit bien distinctement cette production surabondante de chaleur ; elle peut même devenir incom ? mode. La nouvelle théorie accepte ces faits, et ne craint pas de reconnaître qu’un surcroît d’activité dans les fonctions respiratoire et circulatoire est la cause d’une surélévation de température que les expériences thermométriques ont d’ailleurs démontrée. Mais ces faits n’infirment pas l’absorption d’une certaine quantité de cette chaleur produite- quantité fort minime d’ailleurs, eu égard à la suractivité d«i la calarification. Il est encore vrai que MM. Becquerel, Breschet et Helmholtz, dans leurs expériences, ont constaté que, dans un muscle en contraction, il y avait augmentation locale de la chaleur produite ; mais ils n’ont pas tenu compte de la nature du travail produit. M. Bécîard a dernièrement institué des expériences plus probantes ; il a démontré que lu muscle qui élève un poids perd de la chaleur, tandis qué s’il abaisse ce même poids il n’en perd pas, il en acquiert même. «Il résulte, dit cet auteur, d’un grand nombre d’expériences tentées, soit à l’aide de poids libres, soit à l’aide d’un appareil dont je donne la description dans mon mémoire, que la contraction musculaire statique développe toujours une quantité de chaleur supérieure à la contraction musculaire accompagnée d’effets mécaniques extérieurs. D’où je tire cette conclusion, que la contraction musculaire n’est fias une source de chaleur à la manière dont es physiologistes le pensent, mais qu’il n’y a que la partie de la force musculaire non utilisée comme travail mécanique qui apparaisse sous forme de chaleur. •
Nous D’insisterons pas davantage sur les points attaquables de la théorie dynamique de la chaleur appliquée à la physiologie -, nous n’ignorons pas que la lumière n’est pas encore complètement faite sur un sujet qui appelle de nouvelles expériences, mais nous pouvons affirmer que cette remarquable application ne peut tarder à s’établir définitivement dans le domaine de la physiologie, grâce aux efforts persévérants des expérimentateurs, qui semblent aujourd’hui concentrés sur ce point.
CALORIFIQUE adj. (ka-lo-ri-fi-ke — du lat. ealor, chaleur ; facere, produire). Phys. Qui produit de la chaleur : Puissance calorifique. Phénomènes calorifiques. Rayons calorifiques. Trente-trois siècles n’ont apporté aucun changement aux propriétés lumineuses ou calorifiques du soleil. (Arago.) La femme, l’enfant et te vieillard ont un pouvoir calorifique bien inférieur à celui de l’homme adulte. (F. P|llon.)
— Antonymes. Frigorifique, psycbrique.
CALORIMÈTRE s. m. (ka-lo-ri-mô-tre ÔALO
du lat. calor, chaleur ; du gr, metron, mesure). Phys. Appareil propre à mesurer la capacité des corps pour 1» chaleur, et, en général, la quantité de chaleur fournie par une cause quelconque ; Calorimètre de Lavoisier. Calorimètre de Rumford. Le calorimètre est un des appareils tes plus essentiels de la nouvelle chimie. (Cuv.)
— Encyd. Le calorimètre auquel Rumford a donné son nom est une petite caisse de cuivre rouge, »u fond de laquelle est un tuyau terminé d’un côté par un entonnoir. On verse dans la caisse une quantité d’eau d’une température connue et l’on allume du feu sous l’entonnoir. Le poids calculé du combustible brûlé, celui de 1 eau et de soi» accroissement de température donnent la somme de chaleur développée.
Lavoisier et Laplace ont également imaginé un calorimètre moins parfait, et par conséquent moins exact, quoique celui de Rumford laisse encore beaucoup à désirer à caust des pertes résultant du rayonnement. V. calorimétrib.
CALORIMÉTRIEs.f. (ka-lo-ri-mé-trt — rad. calorimètre). Phys. Partie de la physique qui a pour objet la mesure de la quantité de calorique contenue dans les corps.
— Encycl. Phys. L’objet de la calorimëtrie est d’évaluer numériquement la quantité de chaleur nécessaire pour faire varier d’un nombre de degrés connu la température des corps, ou pour les amener à changer d’état. Cette quantité de chaleur, que les physiciens désignent à peu près indifféremment par les noms de capacité calorifique, capacité pour la chaleur, chaleur spécifique, s’estime par.comparaison avec la chaleur spécifique de l’eau, ou calorie. La calorimëtrie se propose donc la solution du problème suivant : La quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1» la température de kilogramme d’eau étant représentée par l, trouver la quantité de chaleur qu’it faut pour élever de l degré la température de 1 Ailogramme d’un corps quelconque. Cette quantité de chaleur, ou chaleur spécifique, étant connue, on en déduit immédiatement quelle est la quantité de.chaleur capable de porter et de maintenir un corps, dont le poids est m, à une température de to. Soit, en effet, c la chaleur spécifique de ce corps. Pour augmenter de 1 degré la température de 1 kilogramme de ce corps, il faut c calories ; pour augmenter de t degrés la température de l kilogramme de ce corps, il faut et calories ; pour augmenter de t degrés la température de m kilogrammes, de ce corps, il faut ont calories (1).
Cette formule suppose que les quantités de chaleur sont proportionnelles aux poids des substances sur lesquelles elles produisent le même effet, et, en outre, proportionnelles aux variations de la température. La première de ces hypothèses peut être admise comme évidente ; mais la seconde, approximativement exacte pour l’eau et pour la plupart des corps, se trouve en défaut à l’égard d’un assez grand nombre de substances, surtout au delà de 100».
V. CHALEUR SPÉCIFIQUE.
Si le corps, étant à t° et possédant cmt calories, passe à une autre température t’, il en possède alors emt’. Le nombre de calories qu’il a gagné, si t’ est plus grand que t, est donc
cmt'—cmt = cm (t1 — t).
Si, au contraire, il s’est refroidi, le nombre de calories perdu est cm (/—t’ ).
Le produit cmt, qui désigne l’état calorifique d’un corps (ce qu’il ne faut pas confondre avec la température, effet de cet état calorifique), comprend trois nombres, dont deux, m et (, sont faciles à connaître en tout temps par la balancent le thermomètre. Reste à déterminer c. Nous allons passer en revue les principales méthodes appliquées à cette détermination.
— I. Méthode des mélanges. Cette méthode, imaginée par Black, employée par Wilcke et Crawfort, perfectionnée par Dulong et Petit, puis par M. Pouillet, est devenue, entre les mains de M. Regnault, le plus parfait des procédés calorimétriques. Nous allons l’exposer telle que M. Regnault la pratique dans les cas ordinaires.
AA (fig. l) est une étuve représentée en coupe ng. 2, et composée de trois compartiments concentriques en fer-blanc. Dans l’intérieur du compartiment central est suspendue, par des fils de soie, une corbeille en toile ■de laiton qui contient, réduite en petits fragments, la substance dont on cherche la chaleur spécifique. Du milieu de ces fragments s’élève un thermomètre qui en indique la terafiêrature, et dont la partie supérieure sort par e bouchon qui ferme le compartiment. Les fils qui soutiennent la corbeille de laiton sont disposés de façon à pouvoir être facilement décrochés ; la corbeille va dès lors tomber, et passera dans la chambre B à travers le fond de l’étuve, que l’on peut ouvrir à volonté à l’aide d’un registre k coulisse.
Le deuxième compartiment ce reçoit par un tube D un courant de vapeur destiné à élever, par l’effet du rayonnement, la température du corps placé dans la corbeille. Cette vapeur sort par le tube E, qui la conduit dans un serpentin où elle se condense.
Enfin, le troisième compartiment est rempli de ouate, ou simplement d’air pour empêcher le refroidissement.
La chambre B n’est pas en contact direct
CÀLO
m
avec l’éfuve ; elle en est séparée par une plaque d’un corps mauvais conducteur, tel que du hége ; elle est de plus à parois doubles, formant un réservoir qu’on maintient rempli d’eau à la température ordinaire : tout cela pour empêcher le rayonnement calorifique provenant de l’étuve et des autres parties de l’appareil, et pour maintenir à la température ordinaire l’espace enfermé par la chambre B. Le registre r sert à ménager une ouverture par laquelle passera la main qui décrochera ou coupera les fils.qui soutiennent la corbeille. Devant l’entrée de la chambre B, on voit le calorimètre P.. C’est un vase cylindrique en laiton très-mince, rempli d’eau dans laquelle plonge.un thermomètre. Il reposa sur un petit chariot qu’on fait glisser dans une ramure, et qui apporte ainsi le calorimètre dans la chambre au-dessous de l’étuve, et l’en fait ensuite sortir à volonté. Un thermomètre fixe, qui se voit à gauche du calorimètre, donne la température de l’air ambiant. Les niveaux de chaque, thermomètre s’observent à l’aide d’un euthétomètre.
Flg. t et i.
Ces jdispositions étant prises, voici comment l’expérience doit être conduite. On chauffe dans l[étuve AA la substance, préalablement pesée, dont on cherche la chaleur spécifique. Au bout de deux heures environ, elle a atteint une température qui reste constante. Soient donc :
P le poids de la substance ;
T sa température finale ;
x la chaleur spécifique à déterminer.
Maintenant, on remplit le calorimètre F d’un poids connu d’eau p ; on note la température ’ de cette eau. Soulevant alors l’écran qui ferme la chambre B, on amène le calorimètre^ au-dessous de l’étuve ; on ouvre la communication entre l’étuve et la chambre, on décroche ta corbeille, la substance tombe dans le calorimètre, qu’on ramène à sa première place. On agite 1 eau et la corbeille ; le corps cède de la chaleur à l’eau, qui s’échauffe et atteint, au bout d’environ une demi-heure, une température constante 8. Le corps s’est refroidi depuis T jusqu’à 0 ; sa température finale est donc T —0, et la quantité de chaleur qu’il a perdue est, d’après la formule établie plus haut,
iP(T-«).
La chaleur gagnée parle calorimètre peut se décomposer en quatre parties :
1« La chaleur de l’eau étant 1, son poids p, et sa température finale t — /, on a : chaleur gagnée par l’eau égale à p (8— t) ;
2° Le poids du vase calorimétrique étant p’, la substance de ce vase ayant pour chaleur ■spécifique c’, la température finale est évidemment égale à celle de l’eau, et l’on a : chaleur gagnée par le vase égale à p’c’ (0 — t) ;
3» Le verre du thermomètre plongé dans l’eau et le verre de l’agitateur pesant ensemble p’ !, et ayant pour chaleur spécifique c", on a encore : chaleur gagnée^ par le verre égale à p’c" (%—t) ;
4« Enfin, chaleur gagnée par le mercure du thermomètre égale à p"’c"’ (4—0 To.utes ces données étant calculées avec soin, i nous admettrons comme évident que 11 chaleur gagnée par" le calorimètre est précisément celle que le corps a perdue, et nous écrirons :
d’où
3 :P(T — «) = p (8—0+ «V(* — ’) + c’p"(t-t)
+ c’"p’"(i — t),
(p+cyjr c’y 4- c’p’" ) (0 - o
23
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