La caloria (Cal) è la quantità di calore necessaria ad innalzare la temperatura di un grammo (un millilitro) d’acqua di un grado: da 14,5 °C a 15,5 °C. La chilocaloria (Kcal) è lo stesso su 1 chilogrammo (un litro) di acqua.

La caloria e la chilocaloria sono due unità di misure utilizzate in termodinamica.

Il chimico francese Lavoisier (1743-1794) ha dimostrato che, pur non essendo gli organismi viventi ed il corpo umano delle macchine termiche, ad essi sono comunque applicabili i principi della termodinamica.

Utilizzando piccoli animali omeotermi, Lavoisier ha potuto correlare la perdita di peso di questi animali alla produzione di calore necessaria a mantenere costante la temperatura corporea.

Utilizzando quello che in seguito è stato chiamato il calorimetro di Lavoisier, lo scienziato ha ricavato formule riproducibili che hanno posto le basi della moderna calorimetria.

Il freddo stimola i processi di termoregolazione dell’animale: le riserve energetiche (grassi e zuccheri) vengono utilizzate per produrre calore e mantenere la temperatura corporea costante. La cavia perde peso. Il calore animale scioglie i ghiaccio contenuto nella prima intercapedine. Il ghiaccio disciolto del comparto esterno permette di quantificare l’influenza della temperatura ambientale.

La temperatura rimane costante, il peso si riduce. La differenza tra quantità di ghiaccio disciolto nel comparto interno e nel comparto esterno permettono di risalire al ghiaccio disciolto dal calore dell’animale. È possibile correlare la perdita di peso alla produzione di calore.

La macchina vivente trasforma l’energia dei nutrimenti in parte in energia termica (termoregolazione) in parte in energia chimica (energia di legame: ATP). La trasformazione energetica delle sostanze nutritive avviene prevalentemente nei mitocondri. Essa è preposta alla all’attività cellulare degli apparati e della muscolatura, alla sintesi di nuovi composti alla omeostasi.

La calorimetria può essere diretta o indiretta.

Calorimetria diretta

La calorimetria diretta consiste in determinazioni eseguite in ambienti compartimentati: calorimetro di Lavoisier (piccoli animali), calorimetro di Atwater, Rose Benedict (uomo).

È possibile ottenere dati attendibili anche in modo indiretto. Risalire cioè ai consumi energetici attraverso la produzione di anidride carbonica (CO2) oppure il consumo di ossigeno (O2) oppure la quantità di aria espirata.

È possibile associare calorimetria diretta ed indiretta come nel caso seguente: calorimetro di Atwater Rose Benedict + sacco di Douglas.

I dati forniti dalla calorimetria diretta ed indiretta hanno dato origine a tabelle utili alla pratica clinica. Gli strumenti della calorimetria diretta ed indiretta, in quanto tali, sono tuttavia d’uso disagevole e non vengono utilizzati nell’attività di base.

La miniaturizzazione della strumentazione medica degli ultimi anni ha consentito la diffusione di piccoli apparecchi destinati in un prossimo futuro ad applicazioni cliniche: il cardiofrequenzimetro, il contapassi, i rilevatori della temperatura corporea nelle 24 ore.

L’associazione di questi rilevatori è destinata a fornire dati utilizzabili in calorimetria indiretta.

Il valore calorico degli alimenti si calcola tramite uno strumento chiamato Bomba Calorimetria di Berthelot. Gli alimenti vengono introdotti in uno strumento in grado di provocarne la combustione senza interferenze termiche.

Dal punto di vista nutrizionale, in ogni caso, è più utile risalire alle calorie degli alimenti attraverso la loro composizione.