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.