Dulong og Petits lov sier at molar varmekapasitet for alle grunnstoffer i fast tilstand er 24,9 joule/(mol · kelvin).

Denne loven eller regelmessigheten ble foreslått basert på empiri av Pierre Louis Dulong og Alexis Thérèse Petit i 1819 og utledet teoretisk av Ludwig Boltzmann på 1870-tallet.

Energien til atomene i et faststoff øker når temperaturen øker. For hver frihetsgrad f tilføres energien 1/2kBT, der kB er Boltzmanns konstant og T er temperaturen. I et faststoff har atomene gjerne f=6 frihetsgrader, og hvert atom får derfor tilført energien 3kBT. Et faststoff som består av N atomer vil derfor få tilført energien Δq=3NkBΔT når temperaturen øker med ΔT. Her er NkB=nR, der R=8,314 J/(K·mol)er gasskonstanten, slik at Δq=3nRΔT. Molar varmekapasitet er da definert som

\[ C_{P} = \frac{ \Delta q}{n\Delta T} = 3R = 24,9 \frac{J}{K mol} \]

Grunnstoffer forventes derfor å ha en molar varmekapasitet på 24,9 J/(K·mol) dersom alle seks frihetsgradene er eksitert.

Dulong og Petits lov spilte en viktig rolle for å bestemme molar masse hos mange grunnstoffer på 1800-tallet, men brukes kanskje mest til undervisningsformål i dag. Prosedyren er da å måle varmekapasiteten C. Deretter finner man antall mol stoffet består av ved å regne ut n=C/CP, og til slutt finner man den molare massen ved å dele massen til faststoffet med antall mol. Måling av molar masse var avgjørende for å kunne sette sammen de første versjonene av periodesystemet på slutten av 1800-tallet.

Selv om Dulong og Petits lov har vært svært nyttig for å forstå faste stoffers varmekapasitet, er den ikke eksakt. Grunnen til dette er at man må eksitere nøyaktig 6 frihetsgrader, og alle må assosieres med energien 1/2kBT, for at den skal være nøyaktig. Det viser seg at stive og lette materialer som diamant ikke oppfører seg i henhold til Dulong og Petits lov ved romtemperatur, og har en molar varmekapasitet på rundt 6 J/(K·mol) som er mye mindre enn de 24,9 J/(K·mol) som Dulong og Petits lov forutsier.

Videre vil varmekapasiteten til grunnstoff avta når temperaturen avtar, noe Albert Einstein kunne forklare ved hjelp av kvantefysikk i 1907. En mer nøyaktig teori ble utviklet av Peter Debye i 1912, der han viste at den molare varmekapasiteten øker med temperaturen som T3 ved lave temperaturer.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg