Закон Джоуля — Коппа

Закон Джоуля—Коппа — закон, описывающий теплоёмкость сложных (то есть состоящих из нескольких химических элементов) кристаллических тел.

Основан на законе Дюлонга—Пти. Каждый атом в молекуле имеет три колебательных степени свободы и обладает энергией ${\displaystyle E_{a}=3kT}$. Соответственно, молекула из ${\displaystyle n}$ атомов обладает в ${\displaystyle n}$ раз большей энергией:

${\displaystyle E=3nkT.}$

Молярная теплоёмкость вещества равна:

${\displaystyle C_{v}=3nkN=3nR,}$

то есть она в ${\displaystyle n}$ раз больше теплоёмкости кристалла с одноатомными молекулами. Иными словами, молярная теплоёмкость вещества равна сумме теплоёмкостей составляющих его химических элементов. Важно отметить, что закон Джоуля — Коппа выполняется даже для кристаллов, содержащих в своей структуре не подчиняющиеся закону Дюлонга—Пти химические элементы.

История

Закон впервые был высказан Джоулем в 1844 г., а окончательно сформулирован и подтверждён экспериментально Коппом в 1864 году. Данный закон выведен из классических представлений и с определённой точностью справедлив лишь для нормальных температур (примерно от 15 °C до 100 °C).

Зависимость теплоёмкости от температуры в широком диапазоне температур объясняется в моделях Эйнштейна и Дебая. При этом Модель Дебая содержит наиболее полное описание и хорошо согласуется с экспериментом.

Литература

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика.

Эта страница в последний раз была отредактирована 2 марта 2022 в 08:50.