Первое следствие. Энтальпия реакции равна разности алгебраической суммы энтальпий образования всех продуктов реакции и алгеб­раической суммы энтальпий образования всех исходных веществ:

H_р = ∑v_кон H_кон (Y_кон)  ∑v_исх H_исх (X_исх),

где H (Y), H (X)  энтальпии образования продуктов реак­ции Y и исходных веществ X;

v_кон. и v_нач  соответствующие стехиометрические коэффициенты в уравнении химической реак­ции.

Например, для реакции образования хлороводорода

Н₂ + Cl₂ = НCl

энтальпия реакции по закону Гесса равна

H_р = 2H (НCl) – [H (Н₂) + H (Cl₂)

Это следствие позволяет вычислять энтальпии различных ре­акций (в том числе и биохимических, осуществление которых in vitro^ невозможно), используя табличные значения стандарт­ных энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ.

Рассчитаем, например, энтальпию реакции получения моче­вины в организме из аммиака и оксида углерода (IV):

2NH_3(г) + СО_2(г) = СО(NH₂)_2(т) + Н₂О_(г)

= [(СО(NH₂)_2(т) + ( Н₂О_(г))] – [2( NH_3(г) + ( СО_2(г)) =

= (–333 – 242) – (–2 ∙ 46 – 394) = 89 кДж/моль.

Второе следствие Энтальпия прямой реакции численно равна энтальпии обратной реакции, но с противоположным знаком:

∆= – ∆.

Рассчитаем, например, стандартную энтальпию реакции фотосинтеза глюкозы, которая является обратной реакцией горения глюкозы:

6СО_2(г) + 6Н₂О_(ж) С₆Н₁₂О_6(т) + 6О_2(г)

= –(С₆Н₁₂О_6(т)) = – 1273 кДж/моль.

(С₆Н₁₂О_6(т)) = – (– 1273) = 1273 кДж/моль.

Основным источником энергии для живых организмов яв­ляется химическая энергия, заключённая в продуктах пита­ния. Для человека главными компонентами пищи являются жиры, углеводы и белки, окисление которых сопровождается выделением энергии. В медицине энергетическую характери­стику продуктов питания принято выражать в калориях. Пища обычно представляет собой смесь питательных веществ сложно­го состава, поэтому калорийность пищи указывается в расчёте на 1 г, а не на 1 моль.

Калорийностью питательных веществ называется энергия, выделяемая при полном окислении (сгорании) 1 г питательных веществ.

Взаимосвязь между единицами энергии выражается соот­ношением: 1 калория = 4,18 Дж.

Согласно закону Гесса теплота, которая выделяется при окислении питательных веществ, не зависит от того, как или где они окисляются, конечно, при условии, что продукты ре­акции остаются неизменными. Жиры, углеводы и белки окис­ляются в организме до тех же продуктов, что и при сгорании в калориметре:

“С” СO₂; “Н” Н₂О; “N” N₂^*

Поэтому для энергетической оценки большинства продуктов пи­тания может служить энтальпия реакции их сгорания. Наиболь­шую энергетическую ценность имеют жиры, при окислении которых выделяется 37,7–39,8 кДж/г (9,0–9,5 ккал/г). В про­цессе усвоения углеводов в организме человека выделяется 16,5–17,2 кДж/моль (4,0–4,1 ккал/г). На этом же уровне находится и калорийность белков: 16,5–17,2 кДж/г (4,0–4,1 ккал/г). Био­энергетику организма можно регулировать не только при помо­щи выбора отдельных продуктов, но, главным образом, их сочетанием. Для взрослого человека суточная норма потребле­ния составляет: жиров – 60–70 г, белков – 80–100 г (при тя­жёлом физическом труде – 130–140 г), а потребляемая масса углеводов должна в 4–5 раз превышать массу белков, причём только небольшая часть от этого количества должна быть в ви­де сахарозы (около 8 г).

В основе научной диетологии лежит соответствие калорий­ности пищевого рациона энергозатратам человека. Суточная по­требность человека в энергии составляет:

8 400–11 700 кДж (2 0002 800 ккал) при лёгкой работе в сидячем положении (портные, канцелярские работники);

12 500–15 100 кДж (3 000–3 600 ккал) при умеренной и напряженной мышечной работе (учащиеся, студенты, врачи, рабочие-станочники);

16 700–20 900 кДж (4 0005 000 ккал) при тяжёлом фи­зическом труде (литейщики, кузнецы);

до 30 100 кДж (7 200 ккал) при особо тяжёлом труде (землекопы, косари, спортсмены).

Зная первый закон термодинамики, закон Гесса и его след­ствия, химический состав продуктов питания и энергетические характеристики питательных веществ, врач должен уметь с учётом профессии человека и на основе энергетического балан­са его жизнедеятельности составить оптимальный рацион пи­тания (энергоменю).