Legea Dulong-Petit

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 27 iunie 2016; verificările necesită 16 modificări .

Legea Dulong - Petit ( legea Dulong și Petit , legea constanței capacității termice ) este o lege empirică , conform căreia capacitatea de căldură molară a solidelor simple la temperatura camerei este apropiată de 3R [1] :

C_{v}=3R,

unde este constanta universală a gazului . $R$

Legea este derivată din ipoteza că rețeaua cristalină a corpului este formată din atomi, fiecare dintre care efectuează vibrații armonice în trei direcții determinate de structura rețelei, iar vibrațiile în direcții diferite sunt absolut independente unele de altele. Se dovedește că fiecare atom reprezintă trei oscilatoare cu energie definită prin următoarea formulă: $E$

$E=kT.$

Formula rezultă din teorema privind echipartiția energiei în grade de libertate. Deoarece fiecare oscilator are un grad de libertate , atunci energia sa cinetică medie este egală și, deoarece oscilațiile au loc armonic, energia potențială medie este egală cu energia cinetică medie, iar energia totală este egală cu suma lor. Numărul de oscilatori dintr-un mol de substanță este , derivata energiei lor totale în raport cu temperatura absolută este egală cu capacitatea termică a solidului; de aici urmează legea Dulong-Petit. $K={kT \over 2}$ $3N_{a)$

Iată un tabel cu valorile experimentale ale capacității molare de căldură a unui număr de elemente chimice pentru temperaturi normale:

Element	$CV$ , cal/(K mol)	Element	$CV$ , cal/(K mol)
C	1.44	Pt	6.11
B	2.44	Au	5,99
Al	5.51	Pb	5,94
Ca	5,60	U	6.47
Ag	6.11	-	-

Această lege este derivată din conceptele clasice și cu o anumită precizie este valabilă numai pentru temperaturi normale (de la aproximativ 15 ° C la 100 ° C).

Dependența capacității termice de temperatură pe o gamă largă de temperaturi este explicată în modelele Einstein și Debye . În acest caz , modelul Debye conține cea mai completă descriere și este de acord cu experimentul.

Note

↑ Legea Dulong și Petit. Articol în enciclopedia fizică. . Preluat la 6 iulie 2012. Arhivat din original la 20 martie 2012. (nedefinit)

Notă

Din legea Dulong-Petit rezultă că toate capacitățile de căldură molare din tabelul de mai sus ar trebui să fie egale cu cal/(mol∙K) J/(mol∙K). $3R=5,957623818$ $=24,9433794$

Literatură

Savelyev I.V. Curs de fizică generală. Volumul 1
Sivukhin DV Curs general de fizică. - T. II. Termodinamica si fizica moleculara.
Legea Dulong și Petit // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.