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Concept
Loi de Dulong et Petit
Résumé
En thermodynamique, la loi de Dulong et Petit est une loi empirique selon laquelle « la capacité thermique isobare molaire des éléments solides est voisine de », soit . Pour la plupart des éléments elle est assez bien vérifiée à température ambiante.
En 1819 Pierre Louis Dulong et Alexis Thérèse Petit mesurent la capacité thermique massique de divers éléments chimiques solides. Les 13 éléments étudiés (S, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Sn, Te, Pt, Au, Pb, Bi) ont une masse molaire comprise entre . Leurs résultats montrent que le produit est indépendant de l'élément considéré et qu'il est égal à (à ± près environ).
En divisant ce résultat par la constante universelle des gaz parfaits = et en remplaçant par , capacité calorifique molaire, on en déduit ce qui constitue la loi de Dulong et Petit.
Pour les valeurs de des éléments stables à 298 K () voir le lien capacité calorifique. L'indice signifie que les valeurs sont mesurées à pression constante.
Pour les éléments solides on observe que :
pour la grande majorité des éléments la loi de Dulong et Petit est vérifiée à ± 0,2 près, soit < < environ. Des déviations positives un peu plus élevées sont observées pour quelques métaux alcalins et alcalino-terreux, des terres rares et des actinides ;
pour le gadolinium (Gd) atteint 4,45 ;
pour 4 éléments (tableau ci-dessous), dont 3 sont des éléments légers, la valeur de est inférieure à 3R.
Les masses molaires des éléments qui sont gazeux ou qui forment des composés gazeux ont pu être déterminées à l'aide de la loi d'Avogadro.
Les métaux et leurs combinaisons sont généralement solides, ce qui ne permet pas d'utiliser cette loi. La composition massique d'un composé solide ne donne sa masse molaire qu'à un facteur près. Ainsi, dans la première version du tableau de Mendeleïev en 1869, trois éléments (Ce, In et U) ont été mal placés à cause d'une masse molaire inexacte. Dans le cas de l'oxyde d'uranium le pourcentage en masse de l'oxygène est égal à 11,85 %. À l'époque, la formule supposée de cet oxyde était UO d'où l'on déduit facilement pour l'uranium = .
Source officielle
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