К 1819 г. двое французов, Пти (1791—1820) и Дюлонг (1785—1838), собрали достаточно данных, чтобы сделать общий вывод: удельные теплоемкости химических элементов — не случайные величины, а связаны простым образом с атомными весами элементов.
Некоторые ученые смотрели свысока на процесс сбора эмпирических данных, который Резерфорд позднее назвал «коллекционированием марок». Эта работа в сущности подходит для тех, кто не обладает творческим умом, но может научиться методам исследования и имеет достаточное терпение, чтобы тщательно выполнять эксперименты. Может быть, это, так сказать, научная деятельность «второго порядка», но она тем не менее играет огромную роль в развитии науки. Сказанное относится и к работе Пти и Дюлонга, которые поставили перед собой задачу измерить удельные теплоемкости как можно большего числа твердых химических элементов.
Метод Пти и Дюлонга был основан на измерении скорости охлаждения веществ. Если некоторые количества вещества поместить в одинаковые сосуды и нагреть, то скорость последующей потери ими тепла должна зависеть только от превышения температуры нагретого вещества над температурой окружающей среды. Поэтому, сравнивая скорости изменения температуры различных веществ, можно сопоставлять их удельные теплоемкости. Следует отметить, что в этом методе можно не принимать во внимание закон охлаждения Ньютона — одно из полученных им не очень известных соотношений,— пока сопоставляются скорости охлаждения двух тел от одной и той же температуры.
Результаты экспериментов Пти и Дюлонга обнаружили такую закономерность: чем тяжелее элемент, тем меньше его удельная теплоемкость. В настоящее время понятие атома прочно заняло свое место в системе наших знаний и разработаны методы измерения атомных весов, гораздо более точные, чем те, которыми пользовался Дальтон. Поскольку плотность возрастает в той или иной степени вместе с атомным номером, Дюлонг и Пти попробовали помножить удельную теплоемкость на атомный вес и обнаружили замечательное постоянство их произведения, как показывает приводимая ниже табл. 2. Атомные веса в ней взяты по отношению к атомному весу кислорода, принятому за единицу. Если считать атомный вес кислорода равным 16, как принято в настоящее время, то произведение, о котором идет речь, примет известное значение 6,0, называемое «атомной теплоемкостью».
Таблица 1
Атомные веса элементов, взятые по отношению
к атомному весу кислорода, который принят за единицу
Химический элемент | Удельная теплоемкость | Относительный атомный вес | Произведение |
Висмут | 0,0288 | 13,30 | 0,3830 |
Свинец | 0,0293 | 12,95 | 0,3794 |
Золото | 0,0298 | 12,43 | 0,3704 |
Платина | 0,0314 | 11,16 | 0,3740 |
Олово | 0,0514 | 7,35 | 0,3779 |
Серебро | 0.0557 | 6,75 | 0,3759 |
Цинк | 0^0927 | 4,03 | 0,3736 |
Теллур | 0,0912 | 4,03 | 0,3675 |
Медь | 0,0949 | 3.957 | 0 . 3755 |
Никель | 0,1035 | 3.69 | О; 381 9 |
Железо | 0.1100 | 3.392 | 0,3731 |
Кобальт | 0,1498 | 2,46 | 0.3685 |
Сера | 0,1880 | 2,011 | 0,3780 |