Indirekte Kalorimetrie

Indirekte Kalorimetrie im Labor mit einer Canopy-Haube (Verdünnungsmethode)

Die Indirekte Kalorimetrie ist eine Methode zur Messung des Energieumsatzes eines Organismus oder einer chemischen Reaktion.

Im Gegensatz zur direkten Kalorimetrie wird nicht die von einem Lebewesen oder einer Reaktion abgegebene Wärmemenge gemessen, sondern die Menge an Sauerstoff, die ein Organismus oder eine Reaktion verbraucht. Aus dieser lässt sich, wenn das kalorische Äquivalent der Nahrung bekannt ist, der Energieumsatz berechnen: Energieumsatz = Sauerstoffaufnahme × kalorisches Äquivalent. Dies bietet sich vor allem bei großen Lebewesen wie z. B. dem Menschen an.

Das kalorische Äquivalent mitteleuropäischer Kost beträgt durchschnittlich 20,2 kJ (4,83 kcal) pro Liter Sauerstoff.

Auch die Nahrung muss nicht bekannt sein, man kann alternativ aus dem respiratorischen Quotienten (RQ) auf die Nahrung zurückschließen: RQ für Kohlenhydrate = 1,0; für Proteine = 0,8; für Fette = 0,7.

Anwendung

Anwendung findet die Sauerstoffsverbrauchskalorimetrie bei der Kegelkalorimetrie. Entscheidend dabei ist die Bestimmung der Wärmefreisetzungsrate, die als physikalische Größe nicht direkt messbar ist. Sie steht in direkter Relation zum verbrauchten Sauerstoff und basiert darauf, dass bei der Verbrennung organischer Materialien eine nahezu gleichbleibende Energie von 13,1 MJ je verbrauchtem Kilogramm Sauerstoff freigesetzt wird. So kann durch die Messung des Sauerstoffgehalts der Verbrennungsgase und dem Vergleich mit der Ausgangskonzentration auf die bei der Verbrennung umgesetzte Energie geschlossen werden. Der Sauerstoffverbrauch im Kegelkalorimeter kann sowohl im zeitlichen Verlauf als auch gesamt aufgezeichnet werden und anhand dieser Werte kann die Wärmefreisetzungsrate ermittelt werden.

Literatur

• Wolfgang Grellmann, Sabine Seidler (Hrsg.): Kunststoffprüfung. 3., aktualisierte Auflage. Carl Hanser Verlag (2015), ISBN 978-3-446-44350-1.
• Claude Gordon Douglas: A method for determining the total respiratory exchange in man. In: Journal of Physiology. Band 42, 1911, S. 17 ff.