Newsgroups: relcom.sci.philosophy
Subject: O проверке первого закона термодинамики
Date: 2 Feb 1999 10:23:35 +0300
Organization: Regional Phone Station.
Об эксперментальной проверке первого закона термодинамики
для биологичеcких объектов
"Попытки проверить опытным путем справедливость первого
закона термодинамики для биологических обёектов предпринимались
уже давно.
Лавуазье и Лаплас (1780) измеряли в ледяном калориметре
количество тепла и CO2, выделяемых организмов морской свинки,
а затем сравнивали полученные величины с тепловым эффектом
реакции сжигания исходных продуктов питания до CO2.
Такого рода измерения показали, что потребление 1 л O2 и
выделение 1 л CO2 при прямом сжигании или окислении в организме
продуктов сопровождается выделеним 5.047 ккал тепла. Совпадение
тепловых эффектов в обоих случаях и для других реакций говорит,
очевидно, о том, что пути превращения продуктов питания в
метаболических процессах и в химических реакциях вне живой клетки
являются эквивалентными с точки зрения суммарных тепловых
эффектов. Иными словами, для процессов метаболизма также справедлив
закон Гесса, что дает возможность рассчитывать тепловые эффекты
сложных биохимических циклов, если известны лишь их начальные и
конечные продукты.
Однако, хотя закон Гесса и является следствием первого закона
термодинамики, необходимо было получить прямое экспериментальное
подтверждение последнего для биологических объектов. Такого рода
исследования проводились с помощью калориметров, представляющих
собой изолированные камеры, куда помещался человек (Рубнер,1894;
Этуотер, 1904).
В ходе опытов измерялись выделяемое человеком тепло, количества
поглощенного 02 и выделяемого CO2, N2, мочевины, а также учитывались
тепловые эффекты реакций окисления белков, жиров, углеводов в
исходных питательных продуктах до конечных продуктов метаболизма.
На основании полученных данных составлялся тепловой баланс
метаболизма (табл.1)
Таблица 1
Тепловой баланс человека за сутки (ккал)
---------------------------------------------------------------------
Приход | Расход
|
--------------------------------|------------------------------------
Питательные вещества | Выделенная теплота ........ 1374
58.8 г белка........ 237 | Выделенные газы ........... 43
140.0 г жира......... 1037 | Кал и моча ................ 23
79.9 г углеводов.... 335 | Испарения через дыхание ... 181
| Испарения через кожу ...... 227
| Различные поправки ........ 11
--------------------------------|------------------------------------
Всего ............. 1879 | Всего ..................... 1859
--------------------------------|------------------------------------
Полученные данные подтверждают справедливость первого закона
термодинамики для организмов. Заметим, что они относятся к условиям,
при которых организм не производит значительной работы, и к сравнительно
короткому промежутку времени, когда не происходит накоепления биомассы в
результате роста. Это имеет место, очевидно, в случае реакций основного
обмена, не сопровождающихся вовлечением и расходованием запасенных
ранее энергетически богатых соединений.
Опытное подтверждение существования энергетического баланса для
организмов показывает, что сами по себе они не являются источником
какой-либо новой энергии и, следовательно, подчиняется первому закону
термодинамики".
Рубин А.Б. Термодинамика биологических процессов.
Изд. Моск. ун-та, 1979. 240 c.
гл.2 Законы классической термодинамики и их приложение к
биохимическим процессам.
п.1. Первый закон термодинамики.
c.33-34