«Респирационные калориметры для изучения дыхательного газообмена и энергетических превращений у человека»

Fig. 31.—Diagram of oxygen balance and cylinder. At the top is the balance arrangement, and at the center its support. At the left is the oxygen cylinder, with reducing valve A, rubber tube D leading from it, F the electro-magnet which opens and closes D, K the hanger of the cylinder and support for the magnet, R the lever which operates the supports for the cylinder and its counterpoise S, T' a box which is raised and lowered by R, and T its surrounding box.

Весьма желательно определять кислород с точностью до 0,1 грамма, и нам повезло иметь весы типа, часто используемого в этой лаборатории, которые позволят нам точно взвесить этот баллон с чувствительностью менее 0,1 грамма. Поскольку 1 литр кислорода весит 1,43 грамма, видно, что количество кислорода, введенного в камеру, можно измерить этим методом с точностью до 70 кубических сантиметров. Даже в экспериментах продолжительностью всего в один час, где количество кислорода, поступающего из баллона, составляет всего 25–30 граммов, видно, что погрешность при взвешивании кислорода составляет гораздо меньше 1 процента.

Ранние формы используемых баллонов были снабжены клапанами, которые требовали особого контроля, и к ним был прикреплен резиновый мешок для компенсации любого внезапного притока газа. Конструкция клапана и штока клапана, к сожалению, была такова, что известные редукционные клапаны нельзя было присоединить без утечки под высоким давлением в 120 атмосфер. С типом баллонов, используемых в настоящее время, такая утечка не происходит, и поэтому мы просто присоединяем к кислородному баллону редукционный клапан, который снижает давление со 120 атмосфер до примерно 2 или 3 фунтов на квадратный дюйм. Баллон вместе с редукционным клапаном подвешивается на одном плече весов. Оборудование этой установки показано на рис. 31. (См. также рис. 5, стр. 4.) Баллон поддерживается зажимом K, подвешенным к плечу весов, а редукционный клапан A показан сверху. Противовес S состоит из куска 7-дюймовой трубы с заглушками на каждом конце. На удобной высоте прикреплена деревянная полка со слегка приподнятым краем.

Несмотря на жесткую конструкцию этих весов, было бы вредно оставлять этот огромный вес на призмах постоянно, поэтому предусмотрена возможность подъема баллонов на небольшом подъемном устройстве, состоящем из небольших деревянных ящиков T, в которые телескопически входят другие ящики T'. Рычажная рукоятка R при нажатии вперед поднимает T' с помощью роликового подшипника U, а когда рукоятка поднята, весь вес баллонов поддерживается платформами.

Весы прикреплены к вертикальной двутавровой балке, которая закреплена в полу и потолке лаборатории калориметрии. Два больших рым-болта с талрепами придают еще большую жесткость в нижней части. Весь аппарат заключен в стеклянный футляр, показанный на рис. 5.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОДАЧЕЙ КИСЛОРОДА.

Использование редукционного клапана сделало автоматическое управление подачей кислорода гораздо проще, чем в аппарате, использовавшемся ранее. Детали соединений, схематично намеченные, приведены на рис. 32, где D — кислородный баллон, K — поддерживающий хомут, A — редукционный клапан, а J — компенсатор давления, прикрепленный к одному из калориметров. Снизив давление до примерно 2 фунтов с помощью редукционного клапана, подачу кислорода можно перекрыть, установив зажим на резиновую трубку, ведущую от редукционного клапана к калориметрам. Вместо использования обычного винтового зажима это соединение закрывается пружинным зажимом. Пружина E тянет стержень, который соединен в точке L, и плотно сжимает резиновую трубку. Натяжение в E может быть ослаблено электромагнитом F, который при намагничивании тянет железный стержень, растягивает пружину E и одновременно освобождает давление на резиновую трубку в точке L. Чтобы сделать управление полностью автоматическим, используется аппарат, показанный на верхней части компенсатора давления J. Проволочное кольцо с проволочной опорой проходит вверх через подшипник, закрепленный на зажиме над J. По мере того как объем воздуха внутри всей системы уменьшается и резиновая крышка J опускается, наступает момент, когда металлическая петля погружается в две ртутные чашки C и C', замыкая цепь, что заставляет электрический ток проходить через F. Это освобождает давление в L, кислород устремляется внутрь, и резиновый мешок J раздувается. По мере раздувания он поднимает металлическую петлю из чашек C и C', и цепь размыкается. Таким образом, происходит попеременное замыкание и размыкание этой цепи с соответствующей подачей кислорода. Точное положение резиновой диафрагмы можно прочитать при желании по указателю на градуированной шкале, прикрепленной к опоре, удерживающей клеммы электрических проводов. Чаще, однако, когда требуется объем, вместо заполнения мешка до определенной точки, как показано указателем, к баку с помощью краника присоединяется чувствительный манометр, и кислород подается с помощью переключателя B до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое давление.

Fig. 32.—Part of the oxygen cylinder and connections to tension-equalizer. At the left is shown the upper half of the oxygen cylinder with a detail of the electro-magnet and reducing-valve. D is the cylinder; K, the band supporting the oxygen cylinder and electro-magnet arrangement; F, the electro-magnet; E, the tension spring; and L, the rubber tubing at a point where it is closed by the clamp. The tension-equalizer and the method of closing the circuit operating it are shown at the right. C and C' are two mercury cups into which the wire loop dips, thus closing the circuit. B is a lever used for short-circuiting for filling the diaphragm J. G is a sulphuric-acid container; H, the quick-throw valve for shutting off the tension equalizer J; M, part of the ingoing air-pipe; N, a plug connecting the electric circuit with the electro-magnet; and O, a storage battery.

Для обеспечения максимальной чувствительности при взвешивании D и его принадлежностей электрическое соединение размыкается у баллона с помощью штекера N, а резиновая трубка соединяется стеклянным коннектором, который можно отсоединить во время процесса взвешивания. Очевидно, также предусмотрено, чтобы во время взвешивания не было утечки воздуха из системы. Ток в F получается с помощью аккумуляторной батареи O. Аппарат используется в лаборатории уже некоторое время и доказал свою успешность в высшей степени.

КОМПЕНСАТОР ДАВЛЕНИЯ.

Жесткие стенки калориметра и трубопровода требуют некоторого обеспечения для незначительных колебаний абсолютного объема воздуха в замкнутой системе. Аппарат не был сконструирован так, чтобы выдерживать большие колебания давления, и использовались тонкие стенки, но считается нецелесообразным подвергать его даже незначительным давлениям, так как в этом случае возникла бы опасность утечки воздуха через любое возможное небольшое отверстие. Кроме того, по мере того как углекислый газ и водяной пар поглощаются из воздушного потока, происходит постоянное уменьшение объема, которое обычно компенсируется подачей кислорода. Было бы очень трудно отрегулировать подачу кислорода так, чтобы точно компенсировать сокращение объема, вызванное поглощением водяного пара и углекислого газа. Следовательно, необходимо отрегулировать некоторую часть циркулирующего воздушного потока так, чтобы могло происходить сжатие и расширение объема без создания давления на систему. Это было сделано способом, аналогичным описанному в более раннем аппарате, но по гораздо более простому плану.

К воздушной трубке непосредственно перед входом в калориметр был прикреплен медный бак с верхом из резиновой диафрагмы. Эта диафрагма, которая, по сути, является женской шапочкой для купания из чистой резины, позволяет расширяться или сжиматься воздуху в системе на 2–3 литра. Аппарат, показанный в рабочем положении, можно увидеть на рис. 25, где жестяной бак I покрыт резиновой диафрагмой J. Таким образом, если происходит какое-либо изменение объема, резиновая диафрагма поднимается или опускается вместе с ним, и при обычных условиях эксперимента это устройство обеспечивает в камере давление, приблизительно равное атмосферному. Однако было обнаружено, что даже небольшого сопротивления трубопровода от компенсатора давления до камеры — трубки диаметром около 26 миллиметров и длиной 60 сантиметров — было достаточно, чтобы вызвать слегка пониженное давление внутри калориметра, поскольку воздух высасывался нагнетателем с немного большей скоростью, чем он нагнетался давлением у диафрагмы. Соответственно, аппарат был модифицирован, так что в настоящее время компенсатор давления прикреплен непосредственно к стенке калориметра независимо от воздушной трубки.

В большинстве экспериментов, проведенных до сих пор, у нас было принято подавать свежий кислород через краник K на стороне компенсатора давления. Это показано более подробно на рис. 32, где также показана внутренняя конструкция бака. Из-за того, что воздух внутри этого бака намного суше, чем воздух в помещении, мы последовали обычаю, принятому в более раннем аппарате, помещать сосуд с серной кислотой внутрь компенсатора давления, чтобы любая влага, поглощенная сухим воздухом внутри диафрагмы, могла быть поглощена кислотой и не переносилась в камеру. Воздух, проходящий через трубку к калориметру, должен быть, как следует помнить, абсолютно сухим, и, следовательно, существуют наилучшие условия для прохождения влаги из наружного воздуха через диафрагму к этому сухому воздуху. Прикрепление компенсатора давления непосредственно к калориметру устраняет необходимость в этом процессе сушки, и поэтому сосуд с серной кислотой был исключен.

Клапан H (рис. 25) используется для полного отсечения компенсатора давления от остальной части системы в точный момент окончания экспериментального периода. После того как двигатель был остановлен и небольшое количество воздуха, частично сжатого в нагнетателе, просочилось обратно в систему, и вся система на мгновение находится при равном давлении — процесс, занимающий около 3 или 4 секунд, — запорный клапан H закрывается. Затем кислород подается через краник K до тех пор, пока в J не будет определенного объема, измеряемого высотой, на которую может подняться диафрагма, или второй краник присоединяется к баку I, и прикрепляется чувствительный нефтяной манометр таким образом, что диафрагму можно каждый раз заполнять до точно такого же давления. Таким образом, при этих условиях кажущийся объем воздуха в системе, за исключением компенсатора давления, всегда одинаков, поскольку он ограничен жесткими стенками калориметра и трубопровода. Более того, кажущийся объем воздуха в компенсаторе давления произвольно регулируется так, чтобы он был одинаковым в конце каждого периода путем закрытия клапана и введения кислорода до тех пор, пока давление не станет таким же.

БАРОМЕТР.

Признавая важность очень точного измерения барометрического давления, или, по крайней мере, его колебаний, мы установили точный барометр типа Фортена, изготовленный Генри Дж. Грином. Он прикреплен к внутренней стене лаборатории калориметрии, и, поскольку в лаборатории поддерживается постоянная температура, температурные поправки не нужны, ибо мы имеем дело здесь не столько с точным измерением фактического давления, сколько с точным измерением разностей давлений. Для удобства считывания показаний игла из слоновой кости в основании прибора и мениск хорошо освещены электрическими лампами за белым экраном, а небольшая лампа освещает нониус. Барометр можно считать с точностью до 0,05 миллиметра.

АНАЛИЗ ОСТАТОЧНОГО ВОЗДУХА.

Продукция углекислого газа, выделение водяного пара и поглощение кислорода испытуемым в течение 1- или 2-часовых периодов фиксируются в общем виде по количеству углекислого газа и водяного пара, поглощенных очистительными сосудами, и потере веса кислородного баллона; но, по правде говоря, могут быть значительные колебания в количествах углекислого газа и водяного пара и особенно кислорода в большом объеме остаточного воздуха внутри камеры. С углекислым газом и водяным паром это не так заметно, как с кислородом, ибо в 1300 литрах воздуха в камере содержится около 250 литров кислорода, и незначительные изменения в составе этого воздуха указывают на значительные изменения в количестве кислорода. Большие изменения могут также происходить в количествах углекислого газа и водяного пара при определенных условиях. В некоторых экспериментах, особенно там, где есть изменения в мышечной активности от периода к периоду, в остаточном воздухе может быть значительное количество углекислого газа, а в течение следующего периода, когда мышечная активность снижается, например, процентный состав воздуха может измениться настолько, что укажет на отчетливое падение количества присутствующего углекислого газа. При обычных условиях вентиляции во время экспериментов в покое количество углекислого газа, присутствующего в остаточном воздухе, составляет около 8–10 граммов. В воздухе обычно присутствует около 6–9 граммов водяного пара, и, следовательно, это остаточное количество может претерпевать значительные колебания. Если учесть, что предпринимается попытка измерить общее количество углекислого газа, выдыхаемого за один час, с точностью до доли грамма, очевидно, что колебания в составе остаточного воздуха должны быть приняты во внимание.

Чрезвычайно трудно получить справедливую пробу воздуха из камеры. Воздух, входящий в камеру, свободен от водяного пара и углекислого газа. В непосредственной близости от входящей воздушной трубки находится воздух, который имеет гораздо более низкий процент углекислого газа и водяного пара, чем средний, и, с другой стороны, близко к носу и рту испытуемого находится воздух с гораздо более высоким процентом углекислого газа и водяного пара, чем средний. Было принято предположение, что состав воздуха, покидающего камеру, представляет средний состав воздуха в камере. Это предположение лишь отчасти верно, но в экспериментах в покое (а подавляющее большинство экспериментов — это эксперименты в покое) изменения в составе остаточного воздуха настолько медленны и настолько малы, что это предположение безопасно для всех практических целей.

Другая трудность возникает в вопросе определения количества углекислого газа и водяного пара; то есть сделать удовлетворительный анализ воздуха, не извлекая слишком большой объем из камеры. Трудность анализа почти полностью ограничивается определением водяного пара, ибо, хотя существует большое количество методов определения малых количеств углекислого газа с большой точностью, метод определения водяного пара для точности требует использования довольно больших количеств воздуха. Из предварительных экспериментов с пращевым психрометром было обнаружено, что его использование исключается пространством, требуемым для успешного использования этого инструмента, добавлением неизвестного количества воды в камеру из влажного термометра и трудностями считывания показаний инструмента снаружи камеры. Прибегли к определению влажности абсолютным методом, при котором определенное количество воздуха пропускается над пемзой, пропитанной серной кислотой. Здесь интересно отметить, что в момент написания ведутся серии экспериментов, в которых предпринимается попытка использовать волосяной гигрометр для этой цели.

Метод определения водяного пара и углекислого газа в остаточном воздухе чрезвычайно прост, так как определенный объем воздуха пропускается над серной кислотой и натронной известью, содержащимися в U-образных трубках. Другими словами, небольшое количество воздуха пропускается через небольшую систему поглощения, сконструированную из U-образных трубок, а не из фарфоровых сосудов и посеребренных баков. Ранее для аспирации воздуха из камеры через U-образные трубки и затем возвращения аспирированного воздуха в камеру использовался очень сложный аппарат. Это требовало использования всасывающего насоса и специальной установки для поддержания постоянного давления воды. В последнее время используется гораздо более простое устройство, так как мы воспользовались давлением в вентиляционной системе, создаваемым прохождением воздуха через нагнетатель. После проталкивания определенного количества воздуха через реагенты в U-образных трубках он направляется обратно в систему после измерения в газовом счетчике.

Эту процедуру лучше всего отметить на рис. 30. Соединенный ряд из трех U-образных трубок на стойке на столе присоединен на одном конце с помощью хорошо пригнанных резиновых соединений к трубке, ведущей от ртутного манометра, а на другом конце — к резиновой трубке A, ведущей к газовому счетчику. При опускании ртутного резервуара E ртуть сливается из трубки D, и воздух проходит через оба плеча трубки, а затем через три U-образные трубки. В первой из них он лишается влаги, а в последних двух — углекислого газа. Затем воздух входит в счетчик, где он измеряется, и покидает счетчик через трубку B, будучи насыщенным водяным паром при комнатной температуре. Для удаления этого водяного пара воздух пропускается через башню, наполненную пемзой, смоченной серной кислотой. Он покидает башню через трубку C и входит в вентиляционную воздушную трубку на пути к калориметру.

Метод манипуляции очень прост. После соединения U-образных трубок краник, соединяющий трубку C с трубопроводом, открывается, ртутный резервуар E опускается, и воздух пропускается до тех пор, пока счетчик не зарегистрирует 10 литров. Поднятием резервуара E подача воздуха перекрывается, и после закрытия запорного крана в C трубки отсоединяются, устанавливается второй комплект, и операция повторяется. U-образные трубки имеют размер, при котором общая длина стеклянной части равна 270 миллиметрам, а внутренний диаметр — 16 миллиметрам. Они позволяют пропускать через них 3 литра воздуха в минуту без заметного выхода водяного пара или углекислого газа. U-образные трубки, заполненные пемзой и серной кислотой, весят 90 граммов. Они всегда взвешиваются на весах с противовесом, но не предпринимается попыток взвесить их с точностью выше 0,5 миллиграмма.

ГАЗОВЫЙ СЧЕТЧИК.

Газовый счетчик изготовлен компанией Dansk Maalerfabrik в Копенгагене и относится к типу, который Бор использовал во многих своих исследованиях. Его преимущество заключается в возможности визуального контроля уровня воды и прямого считывания объема. Шкала прибора проградуирована с точностью до 50 кубических сантиметров.

Счетчик Эльстера, использовавшийся ранее для этой цели, был значительно меньше счетчика Dansk Maalerfabrik, который мы используем сейчас. Объем воды в нем был намного меньше, вследствие чего колебания температуры происходили гораздо быстрее. Хотя остаточные анализы, для которых применяется счетчик, полезны при интерполяции результатов длительных экспериментов, и, следовательно, погрешности счетчика были бы более или менее постоянными, одинаково влияя на все результаты, мы тем не менее тщательно откалибровали счетчик методом подачи кислорода из взвешенного баллона. Испытание показало, что счетчик завышал показания на 1,4 процента, и, следовательно, эту поправку необходимо применять ко всем измерениям, выполненным с его помощью.

РАСЧЕТ РЕЗУЛЬТАТОВ.

При работе с такой сложной аппаратурой, как респирационный калориметр и его вспомогательные устройства, расчет результатов сопряжен со многими трудностями, однако опыт последних нескольких лет позволил нам существенно упростить вычисления, которые ранее считались необходимыми.

Общее количество водяного пара, покидающего камеру, определяется путем фиксации увеличения веса первого сосуда с серной кислотой в системе поглотителей. Этот сосуд взвешивается с противовесом, поэтому регистрируется только приращение веса. Здесь может потребоваться небольшая поправка, так как зачастую поглотитель в конце периода значительно теплее, чем в начале, и при взвешивании в теплом состоянии может возникнуть погрешность от 0,1 до 0,2 грамма. Если поглотители взвешиваются при одинаковой температуре в начале и в конце, этой поправки можно избежать.

Количество диоксида углерода, поглощенного из вентиляционного потока воздуха, определяется путем фиксации изменений веса емкости с поташной известью и последнего сосуда с серной кислотой. Как показывают результаты взвешивания этого последнего сосуда, крайне редко из поташной извести в серную кислоту переносится достаточное количество воды, чтобы вызвать заметное изменение температуры, поэтому температурные поправки не требуются. Иногда может случиться так, что количество поглощенного диоксида углерода фактически оказывается несколько меньше количества водяного пара, извлеченного из реагента сухим потоком воздуха при прохождении через емкость. В таких условиях произойдет потеря веса емкости с поташной известью и значительный прирост веса сосуда с серной кислотой. Очевидно, что алгебраическая сумма этих величин даст истинный вес поглощенного диоксида углерода.

Количество подаваемого кислорода приблизительно измеряется путем фиксации потери веса кислородного баллона. Однако, поскольку при подаче кислорода из баллона одновременно поступает небольшое количество азота, требуется внесение поправки. Эту поправку можно вычислить либо с помощью сложных формул, описанных в публикации У. О. Этуотера и Фрэнсиса Г. Бенедикта, либо с помощью более сокращенного метода расчета, который очень успешно применялся во всех краткосрочных экспериментах в данной лаборатории. В любом случае необходимо знать приблизительный процент содержания азота в кислороде.

АНАЛИЗ КИСЛОРОДА.

Благодаря модифицированному методу вычислений, подробно рассмотренному на странице 88, становится ясно, что столь чрезвычайно точные анализы кислорода, которые проводились ранее, не являются необходимыми, и дальнейший расчет, следовательно, очень прост, если мы знаем процент содержания азота с точностью до доли 1 процента. Мы использовали газоанализатор Холдейна для анализа кислорода, хотя конструкция аппарата такова, что это представляет некоторые трудности. Например, необходимо точно отмерить около 16 кубических сантиметров чистого азота, пропустить его в пипетку с пирогаллолом калия, а затем (взяв определенную пробу кислорода) постепенно поглотить кислород в пирогаллоле калия и впоследствии измерить накопившийся азот. Этот анализ утомителен и не особенно удовлетворителен. Проверив заводские анализы ряда баллонов с кислородом и неизменно обнаружив их соответствие нашим результатам, мы в настоящее время используем гарантированный анализ производителя. Если бы в газовом анализе была очень значительная ошибка, достигающая даже 1 процента, результаты краткосрочных экспериментов практически не изменились бы.

ПРЕИМУЩЕСТВА ПОМЕЩЕНИЯ С ПОСТОЯННОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ И ТЕМПЕРАТУРНОГО КОНТРОЛЯ.

Тщательное изучение сложного метода расчета, требовавшегося для работы с калориметром, который ранее находился в Уэслианском университете, показывает, что значительную его часть можно исключить благодаря тому, что здесь мы имеем возможность работать в помещении с постоянной температурой. Было отмечено, что колебания температуры газового счетчика влияют не только на объем газа, проходящего через счетчик, но и на упругость водяного пара. Поправки, ранее вносившиеся на температуру барометра, теперь не нужны; наконец (и это, пожалуй, еще важнее), больше нет необходимости подразделять объем системы на части воздуха, находящиеся при разных температурах в зависимости от того, находились ли они в верхней или нижней части лаборатории. Другими словами, температуру всего вентиляционного контура и камеры, за единственным исключением воздуха над кислотой в первом поглотителе с серной кислотой, можно считать постоянной. Во время экспериментов в состоянии покоя это допущение можно сделать без внесения существенной погрешности, но во время экспериментов с физической нагрузкой весьма вероятно, что необходимо учитывать возможность значительного повышения температуры воздуха в поглотителях с поташной известью из-за реакции между диоксидом углерода и твердым абсорбентом. Таким образом, очевидно, что условия постоянной температуры, поддерживаемые в калориметрической лаборатории, не только облегчают калориметрические измерения, но и значительно упрощают сложные расчеты дыхательного газообмена, требовавшиеся ранее.

ИЗМЕНЕНИЯ КАЖУЩЕГОСЯ ОБЪЕМА ВОЗДУХА.

В более ранней форме аппарата наибольшее изменение кажущегося объема воздуха было обусловлено колебаниями высоты больших резиновых диафрагм, использовавшихся в компенсаторе давления. В нынешней форме аппарата имеется только одна резиновая диафрагма, и она невелика, содержа не более 3–4 литров по сравнению с примерно 30 литрами в ранних двойных резиновых диафрагмах. При нынешней компоновке все колебания, вызванные изменением положения компенсатора давления, исключены, так как каждый экспериментальный период заканчивается при нахождении диафрагмы в точно таком же положении, т. е. заполненной до определенного натяжения.

При прохождении через очистители воздух подвергается воздействию более или менее значительного давления, и очевидно, что если бы эти поглотители были подключены к вентиляционной системе при атмосферном давлении, а затем через них пропускался воздух, в части системы очистки происходило бы сжатие. Таким образом, происходило бы сокращение объема, и сжатый таким образом воздух впоследствии высвобождался бы в окружающую среду при отсоединении поглотителей. Метод проверки системы, описанный на странице 100, однако, нивелирует эту погрешность, поскольку система проверяется при том же давлении, которое используется во время фактического эксперимента, и, следовательно, между поверхностью серной кислоты в первом фарфоровом сосуде и серной кислотой во втором фарфоровом сосуде находится замкнутый объем воздуха, который в начале экспериментального периода находится под идентично таким же давлением, как и в конце. Таким образом, при сбросе воздуха при изменениях в системе поглотителей никакой поправки не требуется.

ИЗМЕНЕНИЯ ОБЪЕМА ВСЛЕДСТВИЕ ПОГЛОЩЕНИЯ ВОДЫ И ДИОКСИДА УГЛЕРОДА.

По мере поглощения водяного пара серной кислотой происходит небольшое увеличение объема кислоты. Это естественным образом приводит к уменьшению кажущегося объема воздуха и также влияет на количество кислорода, подаваемого для поддержания постоянного кажущегося объема в конце каждого экспериментального периода. Величина увеличения, происходящего таким образом за каждый экспериментальный период, очень мала. Было установлено, что увеличение веса на 25 граммов водяного пара приводит к увеличению объема кислоты примерно на 15 кубических сантиметров. Раньше эта поправка вносилась, но теперь считается ненужным и нецелесообразным вводить уточнение, которое едва ли оправдано в других частях аппарата. Аналогичным образом, теоретически, по крайней мере, происходит увеличение объема поташной извести вследствие поглощения диоксида углерода. Ранее это принималось во внимание, но теперь поправка не применяется.

ДЫХАТЕЛЬНАЯ ПОТЕРЯ.

В экспериментах на человеке происходит постоянное превращение твердого вещества тела в газообразные продукты, которые выносятся в поток воздуха и поглощаются. Особенно в тех случаях, когда пища не принимается, это твердое вещество уменьшается в объеме, и, следовательно, требуется дополнительный кислород, чтобы компенсировать уменьшение объема вещества тела. Но эта так называемая дыхательная потеря имеет скорее теоретическое, чем практическое значение, и в проводимых в настоящее время экспериментах внесение поправки не считается необходимым.

РАСЧЕТ ОБЪЕМА ВОЗДУХА, ОСТАЮЩЕГОСЯ В КАМЕРЕ.

Вентиляционный воздушный контур можно считать состоящим из нескольких порций воздуха. Самая большая часть находится в самой респирационной камере и состоит из воздуха, содержащего кислород, азот, диоксид углерода и водяной пар. Предполагается, что этот воздух имеет одинаковый состав до момента, когда он начинает барботировать через серную кислоту в первом кислотном поглотителе. Воздух в этом поглотителе над кислотой, составляющий около 14 литров, имеет другой состав, поскольку водяной пар был полностью удален. Можно сказать, что те же 14 литров воздуха содержат диоксид углерода, азот и кислород. Этот состав немедленно нарушается в момент попадания воздуха в емкость с поташной известью, когда диоксид углерода поглощается, и объем воздуха в последнем сосуде с серной кислотой, в емкости с бикарбонатом натрия и в трубопроводах, ведущих обратно к калориметру, можно считать состоящим только из азота и кислорода. Таким образом, воздух между поверхностью серной кислоты в последнем фарфоровом поглотителе и точкой, где входящий воздух подается в калориметр, состоит из воздуха, свободного от диоксида углерода и водяного пара. Раньше этот участок также включал компенсатор давления, но совсем недавно мы в обоих калориметрах присоединили компенсатор давления непосредственно к респирационной камере.

В аппарате Миддлтауна эти порции воздуха различного состава также подвергались значительным колебаниям температуры, поскольку температура лаборатории часто существенно отличалась от температуры самой калориметрической камеры, особенно в отношении аппаратуры в верхней части лабораторного помещения. Однако важно знать общий объем воздуха, заключенного во всей системе. Он получается путем прямого измерения. Кубическое содержание калориметра было тщательно измерено и вычислено; объемы воздуха в трубах, клапанных системах, поглотительных сосудах и компенсаторе давления были вычислены исходя из размеров, и было установлено, что общий объем в аппарате, за вычетом объема стационарных приспособлений в калориметре, составляет 1347 литров. Соответствующий объем для кроватного калориметра составляет 875 литров. Эти значения изменяются в зависимости от испытуемого и дополнительных предметов, внесенных в камеру.

На основе серии тщательных измерений и специальных испытаний были рассчитаны следующие кажущиеся объемы для различных частей системы:

Liters. Volume of the chair calorimeter chamber (without fixtures)1360.0 Permanent fixtures (5); chair and supports (8)13.0 ——— Apparent volume of air inside chamber1347.0 Air in pipes, blower, and valves to surface of acid in first acid vessel4.5 ——— Apparent volume of air containing water-vapor1351.5 Air above surface of acid in first sulphuric-acid vessel and potash-lime can16.0 ——— Apparent volume of air containing carbon dioxide1367.5 Air in potash-lime can, second sulphuric-acid vessel and connections, sodium-bicarbonate cans, and pipes to calorimeter chamber23.5 ——— Apparent volume of air containing carbon dioxide, water, oxygen, and nitrogen1391.0

Эти объемы представляют условия, существующие внутри камеры без испытуемого, т. е. условия, при которых проводилась бы контрольная проверка со спиртом. В эксперименте с человеком необходимо было бы вычесть объем человека, книг, бутылей для мочи и всей дополнительной аппаратуры и принадлежностей. При таких обстоятельствах кажущийся объем воздуха в камере может временами уменьшаться почти на 90–100 литров. В начале каждого эксперимента рассчитывается кажущийся объем воздуха.

ОСТАТОЧНЫЕ АНАЛИЗЫ.

РАСЧЕТ ПО ОСТАТОЧНЫМ АНАЛИЗАМ.

Приращение веса поглотителей для воды и диоксида углерода и потеря веса кислородного баллона дают лишь приблизительное представление о количествах диоксида углерода и водяного пара, образовавшихся, и кислорода, поглощенного за период, и необходимо внести поправку на изменение состава воздуха, как показывают остаточные анализы, и на колебания фактического объема. Чтобы вычислить по анализам общее содержание диоксида углерода в остаточном воздухе, необходимо знать соотношение воздуха, использованного для пробы, к общему объему, и, таким образом, мы должны точно знать объем воздуха, проходящего через газовый счетчик.

В более раннем аппарате использовались 10-литровые пробы, и объем респирационной камеры был настолько велик, что значения, полученные в остаточной пробе, необходимо было умножать на очень большой коэффициент — 500. Следовательно, принимались величайшие меры предосторожности для получения точного измерения пробы, точных количеств поглощенного диоксида углерода и поглощенного водяного пара. С этой целью было сделано большое количество поправок, которые не требуются при нынешнем типе аппарата с объемом остаточного воздуха всего около 1300 литров, и, соответственно, манипуляции и расчеты были значительно упрощены.

Хотя раньше прилагались усилия для получения точной температуры воздуха, покидающего газовый счетчик, с этим аппаратом это излишне. Когда использовался аппарат более раннего типа, наблюдались заметные изменения температуры калориметрической лаборатории и воды в счетчике, что, естественно, было вредно для точного измерения объема проб, но при нынешнем контроле температуры в этой лаборатории повторными испытаниями было установлено, что температура воды в счетчике не варьируется в достаточной степени, чтобы оправдать это кропотливое измерение и расчет. Очевидно, что это наблюдение также относится к поправкам на упругость водяного пара. Было найдено возможным принять среднюю лабораторную температуру и привести объем, считанный по счетчику, с помощью постоянного коэффициента.

Количество воздуха, проходящего через счетчик, регулируется таким образом, что для одного анализа через него проходит ровно 10 литров, измеренных по шкале. Воздух, измеренный в счетчике, однако, находится в заметно иных условиях, чем воздух внутри респирационной камеры. Хотя температура та же, существует существенная разница в присутствующем водяном паре, и, следовательно, необходимо учитывать содержание влаги, выраженное в терминах упругости водяного пара. Это, очевидно, имеет тенденцию уменьшать истинный объем воздуха в счетчике.

Раньше мы вносили точную поправку на упругость водяного пара, основанную на показаниях барометра и температуре счетчика в конце периода, но теперь было установлено, что приведение показаний счетчика к условиям внутри камеры может быть выполнено с достаточной степенью точности путем умножения объема воздуха, проходящего через счетчик, на дробь (h-t)/h, где h представляет барометрическое давление, а t — упругость водяного пара при температуре лаборатории 20° C. Поскольку упругость водяного пара при лабораторной температуре близка к 15 мм, простой расчет покажет, что могут быть значительные колебания значения h, не влияющие существенно на дробь, и мы, соответственно, приняли значение h как нормальное 760 мм, и полученная таким образом поправка составляет (760 - 15)/760 = 0,98, и все показания счетчика следует умножать на эту дробь.

С одной стороны, существует поправка на сам счетчик, которая составляет +1,4 процента (см. стр. 75); а с другой стороны — поправка на пробу на упругость водяного пара, которая составляет -2,0 процента, и, следовательно, результирующая поправка составляет -0,6 процента. Однако, исходя из условий, в которых проводятся эксперименты, редко удается считать показания счетчика точнее, чем ±0,05 литра, так как деления на счетчике соответствуют 50 кубическим сантиметрам. Таким образом, будет видно, что эта окончательная поправка на самом деле находится в пределах погрешности прибора, и, следовательно, при использовании данного конкретного счетчика никакой поправки для приведения объема не требуется. Вопрос температурных поправок был подробно рассмотрен в более ранней публикации, и там, где имеются заметные различия в температуре между счетчиком и калориметрической камерой, расчет гораздо сложнее.

Для практических целей, следовательно, мы можем предположить, что количество воздуха, прошедшего через счетчик, как он используется сейчас, представляет ровно 10 литров, измеренных в условиях, существующих внутри респирационной камеры, и для того, чтобы найти общее количество водяного пара, присутствующего в камере, необходимо только умножить вес воды, найденный в 10-литровой пробе, на одну десятую общего объема воздуха, содержащего водяной пар.

Общий объем воздуха, содержащего водяной пар, близок к 1360 литрам; следовательно, умножение веса воды в пробе на 136 дает общее количество воды в камере и трубопроводах. Объем воздуха, содержащего диоксид углерода, — это объем, содержащийся в камере и трубопроводах до первого сосуда с серной кислотой, плюс 16 литров воздуха над серной кислотой и соединениями в первом фарфоровом сосуде, и для получения количества диоксида углерода из пробы необходимо только умножить вес диоксида углерода в пробе на 137,6.

Поскольку при расчете общего количества остаточного кислорода используются объемы, а не веса газов, мы обычно переводим веса диоксида углерода и водяного пара в камере в объемы путем умножения на известные коэффициенты. Определение кислорода зависит от знания истинного, а не кажущегося объема воздуха в системе, и, следовательно, кажущийся объем должен приводиться к стандартным условиям температуры и давления каждый раз, когда производится расчет. С этой целью общий объем воздуха в замкнутом контуре (включая объем в компенсаторе давления, составляющий в общей сложности 1400 литров) приводится к 0° и 760 миллиметрам с помощью обычных методов вычисления. Общий объем воздуха (который можно обозначить как V) включает объемы диоксида углерода, водяного пара, кислорода и азота. Из упомянутых выше расчетов были вычислены объемы водяного пара и диоксида углерода, и вычитание их суммы из приведенного объема воздуха дает объем кислорода плюс азот. Если известен объем азота, очевидно, можно найти объем кислорода.

В начале эксперимента предполагается, что камера заполнена обычным воздухом. Расчет количества азота в камере в начале как четырех пятых от общего количества не вносит большой ошибки. Во многих экспериментах фактические анализы воздуха проводились в момент начала эксперимента. Важно помнить, что после того, как камера была запечатана и плотно закрыта, никакой азот не может попасть внутрь, кроме того, что подается с кислородом, и, следовательно, остаточное количество азота остается неизменным, за исключением этого единственного случая. Если проявлять осторожность и вести точный учет количества азота, подаваемого с кислородом, остаточный азот в камере в любой момент времени легко вычисляется. Хотя с абсолютной математической точки зрения точность этого вычисления может быть поставлена под сомнение, здесь мы снова стремимся к точной записи различий, а не к абсолютному количеству, и предполагаем ли мы, что объем воздуха в камере содержит 20,4 процента кислорода или 21,6 процента — это безразлично. Важно лишь отметить увеличение количества азота, поскольку эти увеличения представляют собой уменьшение остаточного кислорода, а именно с изменениями в остаточном кислороде мы имеем дело в первую очередь.

ВЛИЯНИЕ КОЛЕБАНИЙ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ НА КАЖУЩИЙСЯ ОБЪЕМ ВОЗДУХА В СИСТЕМЕ.

Воздух, будучи заключенным в пространстве с полужесткими стенками, естественно подвергается изменениям истинного объема в зависимости от температуры и барометрического давления. Если воздух внутри камеры становится значительно теплее, естественно происходит расширение, и если бы не компенсатор давления, в системе возникло бы давление. Также, если барометрическое давление падает, происходит расширение воздуха, что опять же, при отсутствии компенсатора давления, создало бы давление в системе. Поэтому при расчете истинного объема воздуха необходимо учитывать не только кажущийся объем, который, как показано выше, всегда является постоянной величиной в конце каждого периода, но также необходимо отмечать изменения температуры и барометрического давления. Поскольку объем составляет около 1400 литров, простой расчет покажет, что на каждый градус Цельсия изменения температуры будет приходиться изменение объема примерно на 4,8 литра. На практике, однако, это случается редко, так как контроль температуры обычно находится в пределах 0,1° C, а по большей части — в пределах нескольких сотых. Изменение барометрического давления на 1 миллиметр повлияет на 1400 литров на 1,8 литра.

На практике, следовательно, видно, что если барометрическое давление падает, произойдет расширение воздуха в системе. Это будет иметь тенденцию к увеличению объема путем поднятия резиновой диафрагмы на компенсаторе давления, конечным результатом чего является то, что при окончательном заполнении кислородом в конце периода его используется меньше, чем было бы в случае, если бы не было изменения барометрического давления. Другими словами, на каждый литр расширения воздуха внутри системы требуется на 1 литр меньше кислорода, чтобы привести кажущийся объем к тому же значению в конце периода. Аналогично, если происходит повышение температуры воздуха, происходит расширение, и требуется меньшее количество кислорода, чем было бы в случае, если бы не было изменения; и наоборот, если барометрическое давление повышается или температура падает, подается больше кислорода, чем требуется для потребления. Таким образом видно, что изменения температуры и барометрического давления влияют на количество кислорода, подаваемого в камеру.

ВЛИЯНИЕ КОЛЕБАНИЙ КОЛИЧЕСТВА ДИОКСИДА УГЛЕРОДА И ВОДЯНОГО ПАРА НА ОСТАТОЧНЫЙ КИСЛОРОД.

Любые колебания остаточного количества диоксида углерода или водяного пара также влияют на кислород. Так, если происходит увеличение на 1 грамм количества остаточного диоксида углерода, это соответствует 0,51 литра, и, следовательно, равный объем кислорода не подается в камеру в течение периода, поскольку его место занял увеличенный объем диоксида углерода. Аналогичное рассуждение покажет, что увеличение содержания водяного пара будет иметь аналогичный эффект, так как каждый грамм водяного пара соответствует 1,25 литра и поэтому заметно влияет на введение кислорода. Все четыре фактора, следовательно (барометрическое давление, температура, остаточный диоксид углерода и остаточный водяной пар), заметно влияют на определение кислорода.

КОНТРОЛЬ ОСТАТОЧНЫХ АНАЛИЗОВ.

Из трех факторов, подлежащих определению в остаточном воздухе, кислород (который является наиболее важным с точки зрения относительного веса, придаваемого анализу), к сожалению, не может быть определен напрямую без больших трудностей. Более того, любые ошибки в анализе могут быть очень сильно умножены известными ошибками, связанными с определением истинного объема воздуха в камере в результате трудностей в получении средней температуры воздуха. Полагая, что метод анализа, как он изложен выше, должен контролироваться, насколько это возможно, другими независимыми методами, мы смогли сравнить диоксид углерода, определенный методом натронной извести, с тем, который получен чрезвычайно точным методом, используемым Зонденом и Петтерссоном. Аппарат для определения диоксида углерода и кислорода по принципу Петтерссона был разработан Зонденом и сконструирован для нас Граве из Стокгольма.

В контрольных экспериментах воздух, покидающий ртутный клапан D (рис. 30, стр. 66), пропускался через Т-образную трубку, одно плечо которой соединялось непосредственно с пипеткой для отбора проб газоанализатора Зондена, а другое плечо соединялось с U-образными трубками для остаточных анализов. Путем опускания и поднятия ртутного резервуара на газоанализаторе пробу воздуха можно было втянуть в аппарат для анализа. Результаты анализа выражались на основе влажного воздуха в объемных процентах, а не по весу, как это делается при методе с натронной известью. Следовательно, при сравнении необходимо было перевести веса в объем, и в процессе этого становятся очевидными ошибки, связанные с отсутствием поправки на температуру и барометрическое давление. Однако важный момент, который следует отметить, заключается в том, что какие бы колебания состава остаточного воздуха ни отмечались методом натронной извести, аналогичные колебания соответствующего размера регистрировались объемным анализом с помощью аппарата Зондена. В этих условиях, следовательно, мы считаем, что гравиметрический метод, изложенный выше, является достаточно удовлетворительным, насколько это касается содержания диоксида углерода, для обычной работы, где нет широких колебаний состава воздуха от периода к периоду.

АЗОТ, ПОДАВАЕМЫЙ С КИСЛОРОДОМ.

Невозможно получить на рынке абсолютно химически чистый кислород. Весь кислород, который мы до сих пор могли приобрести, содержит азот и, в некоторых случаях, измеримые количества водяного пара и диоксида углерода. Кислород лучшего качества, приготовленный из жидкого воздуха, практически свободен от диоксида углерода и водяного пара, но он все еще содержит азот, и, следовательно, с каждым литром подаваемого кислорода добавляется небольшое количество азота. Это количество легко может быть найдено из газометрического анализа кислорода, и из хорошо известного соотношения между весом и объемом азота вес может быть точно найден. Это добавление азота играло очень важную роль в расчете потребления кислорода, как это применялось ранее. Как будет видно позже, сейчас используется гораздо более сокращенная форма расчета, в которой азот, подаваемый с кислородом, не влияет на расчет остаточного кислорода.

СБРОС ВОЗДУХА.

В длительных экспериментах, где существует возможность заметного уменьшения процента кислорода в камере — уменьшения, вызванного либо заметным падением барометрического давления, которое расширяет воздух внутри камеры и допускает подачу меньшего количества кислорода, чем потребовалось бы в противном случае, либо использованием кислорода, содержащего высокий процент азота, тем самым постоянно увеличивая количество присутствующего азота в системе — весьма вероятно, что может произойти такое накопление азота, которое сделает целесообразным предусмотреть подачу большого количества кислорода для восстановления воздуха до приблизительно нормальных условий. В экспериментах в состоянии покоя небольшой продолжительности это никогда не требуется. Процедура, с помощью которой достигается такое восстановление процента кислорода, уже обсуждалась в другом месте. Она включает сброс определенного количества воздуха путем пропускания его в комнату через газовый счетчик, а затем внесение соответствующих поправок на состав этого воздуха, вычитание объема кислорода в нем из избыточного объема введенного кислорода и корректировку остаточного азота, чтобы определить поглощение кислорода в течение периода, в который воздух был сброшен.

ОБМЕН ВОЗДУХА В ШЛЮЗЕ ДЛЯ ПИЩИ.

Объем воздуха в шлюзе для пищи между двумя стеклянными дверцами составляет примерно 5,3 литра. Когда внутренняя дверца открывается, материал помещается в шлюз, а затем открывается внешняя дверца, путем диффузии происходит выход наружу воздуха состава, соответствующего воздуху внутри камеры, и шлюз теперь заполняется комнатным воздухом. Когда внутренняя дверца снова открывается, этот комнатный воздух попадает в камеру и заменяется воздухом того же состава, что и в камере. Таким образом, видно, что теоретически здесь может происходить обмен воздуха, который может оказать влияние на результаты. В тяжелых экспериментах с физической нагрузкой, где количество диоксида углерода в воздухе колоссально увеличивается, такой обмен, несомненно, происходит в измеримых количествах, и, несомненно, следует вносить поправку. В обычных экспериментах в состоянии покоя, где состав воздуха в камере гораздо ближе к нормальному, эта поправка не имеет особого значения. Более того, в двух формах калориметра, используемых сейчас, поскольку эксперименты имеют лишь небольшую продолжительность, предусмотрены меры, делающие ненужным открывать шлюз для пищи во время самого эксперимента. Следовательно, в настоящее время поправка на обмен воздуха в шлюзе для пищи не вносится, и по той же причине небольшое изменение объема, возникающее в результате удаления или добавления материала, здесь также не рассматривалось.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОСТАТОЧНОГО БЛАНКА ПРИ РАСЧЕТАХ.

Для облегчения расчетов и ради единообразия в представлении результатов используется специальная форма бланка, которая позволяет записывать основные данные относительно анализов воздуха в камере в конце каждого периода. Так, в верхней части листа записываются время, номер периода, вид эксперимента, имя или инициалы испытуемого и указание на то, какой калориметр используется. Барометрическое давление, записанное в миллиметрах, указывается в колонке слева и непосредственно под заголовком, вместе с температурой калориметра, выраженной в градусах Цельсия. Температура калориметра, записанная физическим наблюдателем, обычно выражается в произвольной шкале мостика Уитстона и должна быть переведена в шкалу Цельсия с помощью калибровочной таблицы.

Кажущиеся объемы воздуха в подразделах вентиляционной системы записываются под заголовками I, который представляет объем воздуха, содержащего водяной пар, и, следовательно, является воздухом в камере плюс воздух в трубопроводах до поверхности кислоты в первом поглотителе с серной кислотой; I-II, который представляет воздух, содержащий угольную кислоту, и включает объем I плюс объем воздуха в первом сосуде с серной кислотой и объем воздуха в поглотителе с поташной известью; I-III, который включает общий замкнутый объем всей системы, поскольку этот воздух содержит как кислород, так и азот. Эти объемы несколько изменяются в зависимости от размера тела испытуемого, объема материалов, внесенных в камеру, и типа калориметра.

Данные для остаточных анализов записываются в нижнем левом углу: сначала вес воды, поглощенной из 10 литров воздуха, проходящего через счетчик; к логарифму этого значения прибавляется логарифм объема I; результат — логарифм общего веса водяного пара в вентиляционном потоке воздуха. Чтобы перевести это в литры, логарифмический коэффициент 09462 прибавляется к логарифму веса воды, и (a) — это логарифм воды, выраженный в литрах. Аналогичная обработка применяется к весу диоксида углерода, поглощенного из пробы воздуха, при этом (b) в конечном итоге является логарифмом объема диоксида углерода.

Для того чтобы определить общий объем воздуха в камере при стандартных условиях температуры и давления, к логарифму объема I-III прибавляется, во-первых, логарифмический коэффициент для температуры, записанной для калориметра, чтобы привести объем воздуха к стандартной температуре. Поскольку колебания температуры находятся в пределах 1 градуса, была подготовлена таблица, дающая стандартное колебание, представленное формулой

1 —— 1 + at

в которой t — температура калориметра. Поправка на давление также была разработана в серии таблиц, и логарифмический коэффициент здесь соответствует отношению p/760, в котором p — наблюдаемое барометрическое давление. Логарифм общего объема записывается как результат сложения этих трех перечисленных логарифмов, и из этого логарифма выражается общий объем воздуха в литрах. Вычитание суммы значений (a) и (b) из общего объема оставляет объем кислорода плюс азот. Расчет остаточного объема азота и запись дополнений к нему ранее выполнялись с точностью, которая сегодня кажется совершенно неоправданной, когда принимаются во внимание другие факторы, влияющие на это значение. Для большинства экспериментов остаточный объем азота можно считать постоянным, несмотря на тот факт, что некоторое количество азота регулярно подается с кислородом. Значимость этого допущения лучше всего видна после рассмотрения метода расчета количества кислорода, подаваемого в камеру.

Расчет остаточного объема азота и запись дополнений к нему ранее выполнялись с точностью, которая сегодня кажется совершенно неоправданной, когда принимаются во внимание другие факторы, влияющие на это значение. Для большинства экспериментов остаточный объем азота можно считать постоянным, несмотря на тот факт, что некоторое количество азота регулярно подается с кислородом. Значимость этого допущения лучше всего видна после рассмотрения метода расчета количества кислорода, подаваемого в камеру.

ОСТАТОЧНЫЙ ЛИСТ № 1.

Расчет остаточных количеств азота, кислорода, диоксида углерода и водяного пара, остающихся в камере на 8:10 утра, 24 июня 1909 года.

Остаток в конце предварительного периода. Эксп.: Роды. №.........

Испытуемый: Миссис Уилан. Калориметр: Кроватный.

------------------------------------------- Барометр, 756,95 мм. Темп. кал., 20,08 °C ---------------------------------------------- Кажущийся объем воздуха

I содержащий H2O 715. литров I-II " CO2 781. " I-III " O+N 755. " ------------------------------------------- Лог. вес H2O до остатка .0815 = 91116 Лог. I = 85431 —— 76547 = 5,88 г H2O Граммы в литры, 09462 —— (a) 86909 = 7,25 л H2O

Лог. вес CO2 в остатке .0438 = 62634 Лог. I-II = 84392 ——— 49026 = 3,09 г CO2 Граммы в литры, 70680 ——— (b) 19706 = 1,57 л CO2 ------------------------------------------- Прочие расчеты 875 48,65 164,55 25,9 ——— 90. 710,46 ——— 4,6 164,55 ——— 715,0 I 14 ——— 781,0 I-II 24 ——— 755,0 I-III ----------------------------- (a) 7,26 л. (b) 1,57 л. ——— 8,82 = л. CO2 + H2O Лог. I-III = 87796 " темп. = 96912 " давление = 99856 ——— Общий объем 84588 = 700,37 л. Объем CO2 + H2O = 8,82 л. ——— " O + N = 691,56 л. " N = 552,96 л. ——— " O = 186,57 л.

СОКРАЩЕННЫЙ МЕТОД ВЫЧИСЛЕНИЯ КИСЛОРОДА, ПОДАВАЕМОГО В КАМЕРУ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВО ВРЕМЯ КРАТКОСРОЧНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

Желая сделать аппарат как можно более практичным, а расчеты — как можно более простыми, была разработана схема расчета, с помощью которой вычисления могут быть значительно сокращены, и в то же время не происходит слишком большого ущерба для точности. Потеря веса кислородного баллона в более сложном методе вычисления рассматривалась как обусловленная кислородом и примерно 3 процентами азота. Количество азота, подаваемого таким образом, было тщательно вычислено, и его объем принят во внимание при расчете остаточного кислорода. Если на мгновение рассмотреть, что подача газа из стального баллона производится с такой скоростью, чтобы компенсировать уменьшение объема воздуха в системе из-за поглощения кислорода испытуемым, можно увидеть, что если бы был известен точный объем газа, покидающего баллон, было бы безразлично, является ли этот газ чистым кислородом, кислородом с некоторым количеством азота или кислородом с любым другим инертным газом, не опасным для дыхания или не поглощаемым серной кислотой или поташной известью. Если бы человек поглотил 10 литров кислорода в течение часа, чтобы вернуть систему к постоянному кажущемуся объему, необходимо было бы подать 10 литров такого газа или смеси газов, предполагая, что в течение часа не было изменений температуры, барометрического давления или остаточных количеств диоксида углерода или водяного пара.

При этих предполагаемых условиях, следовательно, было бы необходимо только измерить количество подаваемого газа, чтобы иметь истинную меру количества поглощенного кислорода. Мера объема подаваемого газа может быть использована как мера поглощенного кислорода, даже когда необходимо вносить поправки на колебания количества диоксида углерода или водяного пара в камере, температуры и барометрического давления. Исходя из потери веса кислородного баллона, если бы баллон содержал чистый кислород, было бы известно, что 10 литров подавались бы на каждые 14,3 грамма потери веса.

Из разницы в весе 1 литра кислорода и 1 литра азота потеря веса газа, содержащего смесь кислорода с небольшим процентом азота, фактически представляла бы несколько больший объем газа, чем если бы подавался чистый кислород. Различия в весе двух газов, однако, и количество присутствующего азота настолько малы, что можно было бы почти полностью пренебречь ошибкой, возникающей таким образом из-за этой примеси азота, и вычислить объем кислорода непосредственно из потери веса баллона.

На самом деле было установлено, что путем увеличения потери веса баллона с кислородом, содержащим 3 процента азота, на 0,4 процента, а затем перевода этого веса в объем путем умножения на 0,7, объем подаваемого газа становится известен с большой точностью. Этот метод расчета успешно использовался в связи с большой камерой и особенно для экспериментов небольшой продолжительности. Он также был с большим успехом внедрен в портативном типе аппарата, описанном в другом месте. В этих условиях, следовательно, нет необходимости вносить какую-либо поправку на остаточный объем азота, как он рассчитан в начале эксперимента. Когда прямое сравнение рассчитанного остаточного количества присутствующего кислорода должно быть сделано с определениями, сделанными с помощью газоанализатора, должен применяться более ранний и гораздо более сложный метод расчета.