Топливом и источником энергии для работы органов нашего тела служит воспринимаемая нами пища. Но механизмы живых органов,
работающих внутри нас, отличаются от обычных механизмов не только способностью к автоматическому саморегулированию своей работы, но, что особенно важно, способностью самостоятельного восстановления изношенных и разрушающихся в рабою своих частей.
Органы нашего тела сами беспрерывно ремонтируют и обновляют себя, пользуясь для этого веществами, поступающими в организм также в форме пищи.
Итак, пища нужна организму, как источник тепла для производства работы органов и как источник материала для замены сгоревших в работе или изношенных частей нашего тела.
Правильное питание будет достигнуто только тогда, когда ежедневный приход пищи будет не менее ежедневного расхода телом энергии на оба этих вида работы.
Как же учесть количество различных видов энергии, расходуемое нашим телом в сутки? Физиология пользуется в этом случае тем положением, что все разнообразные виды Энергии, расходуемые в нашем организме, переходят в конце концов в тепловую. Следовательно, измерив количество тепла, вырабатываемого телом, мы можем судить и о количестве работы, проделанной всеми органами Этого тела, а, значит, и о количестве необходимого ему топлива-пищи.» Измерить же количество тепла, выделяемого организмом, со всем не так уже трудно.
Рис. 1. Калориметрический способ определения количества тепла, вырабатываемого за сутки организмом. На рисунке в центре водяной калориметр; между двойными стенками прибора-вода; трубки DD служат для вентилирования помещения внутри прибора; TT — термометр; сквозь крышку прибора проходит мешалка, вращаемая время от времени для равномерности нагревания воды. Тело человека выделяет за сутки 2400 калорий — количество тепла, достаточное для нагревания двух ведер ноты до tu кипения.
Физика измеряет тенловую энергию при помощи особой единицы-большой калории. Так называется то количество тепла, которое нужно, чтобы нагреть 1 литр воды на 1 °С. Оно обычно обозначается сокращенно Кал., им пользуется м физиология.
Чтобы измерить сколько тепла выделяет данное животное за сутки, его помещают в металлический ящик, окруженный со всех сторон водой (так наз. водяной калориметр). Тепло, выделяемое телом, нагреет воздух внутри ящика, последний-стенки, а стенки- воду. Опущенный в воду чувствительный термометр, отметит нагревание, и, если нам будет известно и количество воды, то, очевидно, можно будет высчитать количество калорий.
В Америке, в институте Карнеджи имеется один из самых больших калориметров, где производятся опыты на людях.
Взрослый человек при полном покое, например, лежа в постели или во время глубокого сна, выделяет около 2.400 калорий за 24 часа.
2.400 калорий-это тот минимум, без которого мы не можем обойтись и который мы тратим далее, если бы и не принимали никакой пищи. В этом случае организм сжигает запасы питательных веществ, отложенных в клетках живого тела, при чем человек худеет. Если теперь мы сумеем выяснить, сколько тепла дает при сжигании одна весовая единица хлеба, мяса и др. продуктов, то мы сможем легко высчитать, сколько нам нужно съесть этих продуктов, чтобы покрыть тепловой расход энергии нашего тела.
Таким путем и шла человеческая мысль в разрешении вопроса о нормах питания. Брались определенные весовые количества какого-либо продукта и сжигались в особом небольшом и специально устроенном калориметре (в т. наз. калориметрической бомбе); так определялось количество тепла эквивалентное (или соответствующее) 1 гр. данного вещества. В дальнейшем правда такой простой способ был признан неудобным, т. к. некоторые части живых веществ, которые сгорали в калориметрической бомбе, иногда не растворялись и в кишечнике, а значит не могли всосаться в кровь и сгореть в соответствующих тканях и органах. Значит при вычислениях мы могли допустить ошибку и счесть за полезное топливо для органов тела те составные части пищи, которые в условиях кишечного пищеварения оказывались бесполезными; поэтому пришлось прибегнуть к методам химического анализа, выяснившим природу необходимых для организма питательных веществ. Таких веществ оказалось шесть основных групп. Эти группы следующие; 1) Углеводы к которым относятся крахмал и различные виды сахара, 2) жиры, как жидкие-растительные, так и твердые-животные, 3) белки, примером которых может служить яичный белок, 4) вода, 5) соли и 6) так называемые витамины. Все эти вещества входят также и в состав нашего тела, при чем белки, жиры и углеводы называются органическими веществами; спи заключают в себе углерод, способный гореть в теле, и дают при сгорании определенное количество тепла. При этом, на основании тех же калориметрических измерении, удалось выяснить следующие калорические эквиваленты тепла для каждой из групп органических веществ, входящих в состав нашей пищи: