La fisica dei corpuscoli/Capitolo 2/4
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4. — Leggi sul calore atomico e molecolare — Legge di Dulong e Petit. — Il prodotto del calore specifico per il peso atomico è una costante per tutti gli elementi; od anche il calore atomico degli elementi è lo stesso per tutti.
Questa legge fu enunciata nel 18191. È evidente che il concetto atomico, benchè non necessario, dà qui alla legge un significato fisico molto ben definito e ben importante. Anzi sembra che da se sola sia sufficiente per farci attribuire alla massa che ha il peso di combinazione un significato di individualità ben determinata.
Il valore che si suole assegnare a questa costante è di 6,4. Questo valore è la media dei valori dati dall'esperienza, e che oscillano da un massimo di 6,9 ad un minimo di 5.
Riportiamo qui i valori corrispondenti agli elementi più importanti.
| Elementi | Calore spec. | Peso atomico | Prodotto |
|---|---|---|---|
| Idrogeno | 6 | 1.01 | 6 |
| Azoto | 0.43 | 14.04 | 6 |
| Magnesio | 0.250 | 24.36 | 6.1 |
| Zolfo | 0.178 | 32.06 | 5.7 |
| Potassio | 0.166 | 39.15 | 6.5 |
| Calcio | 0.170 | 40.1 | 6.8 |
| Ferro | 0.114 | 55.9 | 6.4 |
| Rame | 0.095 | 63.6 | 6.0 |
| Zinco | 0.094 | 65.4 | 6.1 |
| Argento | 0.057 | 107.9 | 6.1 |
| Stagno | 0.054 | 119.0 | 6.5 |
| Oro | 0.032 | 197.2 | 6.3 |
| Mercurio | 0.032 | 200.0 | 6.4 |
| Piombo | 0.031 | 206.9 | 6.4 |
| Torio | 0.027 | 232.5 | 6.2 |
| Uranio | 0.027 | 238.5 | 6.5 |
Per alcuni elementi il calore specifico determinato alla temperatura ordinaria non corrisponde alla legge. Per es. il calore specifico del carbonio nella forma di diamante è di 0,143, il suo peso atomico è 12; il prodotto peso atomico per calore specifico ossia il calore atomico 1,7. Ma se si determina il calore specifico a temperatura molto elevata, e precisamente intorno ai 900° si ottiene 0,459, e il calore atomico diventa allora 5,5. Si è osservato in generale che la legge non si verifica bene per elementi il cui peso atomico è inferiore a 30.
Del resto il calore atomico è legato ad una questione più vasta che si riferisce alla energia posseduta ed emessa dai corpi e se ne parlerà di nuovo nelle leggi della radiazione.
Legge di Neumann. Un altro fatto importante in riguardo alla costituzione dei corpi, e che è anche esso il risultato delle esperienze è il seguente. Se si divide il calore molecolare di un corpo composto allo stato solido per il numero degli atomi che la molecola contiene si ritrova la costante della legge di Dulong e Petit. Il calore molecolare si può definire la quantità di calore necessaria per sollevare di un grado la temperatura di un grammomolecola di una sostanza. Si capisce che questa quantità di calore è un multiplo di quella necessaria per sollevare di un grado la temperatura di una molecola della sostanza, e precisamente è eguale a questa ultima quantità di calore moltiplicata per il numero di molecole contenute in un grammomolecola. Questo fatto si può esprimere dicendo che nei composti solidi ogni elemento conserva quel calore atomico che aveva quando era libero, od anche che il calore molecolare è approssimativamente eguale alla somma dei calori atomici.
Questa legge fu enunciata dal Neumann2 e studiata specialmente da Regnault e da Kopp.
Anche questa non è del tutto generale, vale però in molti casi ed è anche servita, come l’altra di Dulong e Petit, per la scelta dei pesi atomici.
Di altre leggi che si riferiscono ai calori specifici si parlerà altrove perchè si fondano sopra i criteri della teoria cinetica dei gas.