固体の比熱について

質問

固体の比熱について疑問に思ったことを質問します。

(1)固体の比熱はどう測るのか？
よく物性の教科書に書かれている極低温から高温までの比熱の曲線を実験的に得るにはどのような実験を行えばよいのでしょうか？

(2)固体の比熱を測定すると固体内部の何が分かるか？
「比熱が分かる」以外の答えでお願いします。

よろしくお願いします。

回答No.1

leo-ultra · ベストアンサー

だれも回答しないようなので、専門家ではありませんが、回答します。

(1)測定法
試料をある温度に固定しながら、微小な熱量を与え、
それにより試料に誘起される温度変化を測定する。
比熱C＝ΔT／ΔQ
（たぶん測定精度をあげるために、熱量は周期的に変調して与え、その周波数で温度上昇する成分を測定する。）

２）なにが分かるか？
比熱は自由エネルギーに関係する量ですから、いろんなころがわかると思います。例えば、金属の電子比熱が支配的な温度域であれば、電子の質量、というかフェルミ面での状態密度、がわかるはずです。（重い電子系）

相転移が起こる近傍では比熱に異常が現れるはず。
超伝導などではその比熱の異常の形状から、超伝導のタイプｓ波とかｄ波がわかるという議論もあります。

お礼

回答ありがとうございます。

>試料をある温度に固定しながら、微小な熱量を与え、
>それにより試料に誘起される温度変化を測定する。
>比熱C＝ΔQ／ΔT

ここの部分なんですが、『熱量を与える』というのは具体的にどのように行うのでしょうか？固体外部の系の温度を固定して、熱量を与えるというのが今ひとつイメージできません。

>相転移が起こる近傍では比熱に異常が現れるはず。
>超伝導などではその比熱の異常の形状から、超伝導のタイプｓ波とかｄ波がわかるという議論もあります。

なるほど。相転移や磁気転移なども比熱に寄与することを忘れていました。ありがとうございます。勉強になります。