A fizikai fűtőértékek meghatározása a kalorimetrikus bombában a biológia hallgatói szótárban

A kalorimetria a hő- és energiafogyasztás mennyiségének meghatározására szolgáló módszer. Tehát z. B. az élelmiszer Joule-tartalma (korábban kalória: 1 kal = 4,1868 J), a kémiai reakciók felszabadult entalpiája vagy az organizmusok metabolikus folyamatai során felszabaduló energia. Ezt kaloriméterben vagy kalorimetrikus bombában hajtják végre, a környezettel történő hőcserét nagymértékben megakadályozza a szigetelés.
Az egyik első kaloriméter a LAVOISIER és a LAPLACE jég kalorimétere volt 1780-tól.

Energiafogyasztás mérése a jég kaloriméterben

A kaloriméteres bombában oxigén atmoszféra van. A bomba egy kaloriméteres edényben van, amely tele van kaloriméteres vízzel.

A meghatározáshoz 1 g vizsgálandó anyagot elektromosan meggyújtanak és elégetnek. A felszabaduló hőt nagyon érzékeny hőelemek mérik.

A táblázat tartalmazza a különféle tápanyagok ily módon meghatározott fizikai fűtőértékeit.

Egyes tápanyagok és karbamid fizikai fűtőértékei

anyag	fizikai fűtőérték kJ/g-ban
szőlőcukor	15.69
Malátacukor	16.53
Dextrin	17.24
Erő	17.61
állati zsír	39.58
növényi zsír	39.83
Izomfehérje	24.02
albumin	24,77
karbamid	10.59

A fűtőértékek akkor is kiszámíthatók, ha ismerjük a reakció során felszabaduló ΔG energiát.
Példa (glükóz):

1 mol glükóz súlya 180 g

Fűtőérték = 2836 kJ: 180 g = 15,7 kJ/g

Δ G a reakció során felszabaduló energia mennyisége (szabad entalpia).

Az energiaforgalom meghatározása a jég kaloriméterben

A LAVOISIER (1743-1794) és a LAPLACE (1749-1827) által 1780-ban kifejlesztett jégkaloriméter az energiaátalakítást egy adott időegységben leadott hő alapján méri.
A méréshez az állat egy edényben ül, amelyen keresztül levegő áramlik. Ez állandó levegőt biztosít a légzéshez. A szén-dioxidban gazdag levegő távozik. Az edény falai jól vezetik a hőt, és jégréteg veszi körül. Az edényt kívülről egy második jégréteg szigetelt.
Az állat által leadott hő hatására a belső jég megolvad. Az olvadékvizet elterelik, és meghatározzák annak térfogatát vagy tömegét. A leadott hő mennyisége arányos a megtermelt víz mennyiségével. LAVOISIER azt írja, hogy a kísérletben szereplő tengerimalac 10 óra alatt megolvadt 13 uncia (kb. 370 g) jeget. Minden gramm olvadékvíz 0,336 kJ-nak felel meg az állat által leadott hőnek.
Az állat 124,34 kJ hőt ad le 10 óra alatt, és 298,37 kJ egy nap alatt.

Kritikusan meg kell jegyezni: A kísérlet nem veszi figyelembe az állat alacsonyabb külső hőmérséklet és az ismeretlen környezet miatt megnövekedett anyagcseréjét.

Ezért a mai kaloriméterek szerkezete eltérõ. Már nem az olvadt víz mennyiségét mérik, hanem a hőmérsékletváltozást közvetlenül a nagyon érzékeny hőelemeken keresztül. Ez azt jelenti, hogy a vizsgálandó szervezet anyagcseréje a szokásos környezeti hőmérsékleten mérhető.

---