Ergebnisse der Tieftemperaturforschung III. Elektronenwärme des Palladiums

Abstract

Die Atomwärme eines Metalls bei konstantem Druck C_p besteht gewöhnlich aus vier Anteilen: 1. einem von den Gitterschwingungen herrührenden Betrag C_g , 2. der Differenz C_p-C_v, 3. der Elektronenwärme C_e, die nach Sommerfeld bei freien Elektronen linear mit T ansteigt und 4. einem von Born-Brody angegebenen Korrekturglied für die Anharmonizität der Gitterschwingungen. Bisher ist die Elektronemwärme überzeugend nur bei tiefen Temperaturen nachgewiesen worden, bei denen die Beiträge 2. und 4. verschwinden; die Gründe für die bei hohen Temperaturen auftretenden Schwierigkeiten eines Nachweises werden diskutiert. Bei stark paramagnetischen und ferromagnetischen Metallen zeigt zwar die Atomwärme bei Heliumtemperaturen ebenfall sein in T lineares Glied, das einer zusätzlichen Elektronenwärme entspricht, diese ist jedoch rund 10-mal größer, als man für freie Elektronen erwarten muß. Bei diesen Metallen, z. B. dem Palladium, läßt sich zeigen, daß das einfache T-Gesetz für die Elektronenwärme nicht mehr bei hohen Temperaturen gelten kann. Um da§ in einem größeren Temperaturbereich gültige Gesetz aufzufinden, werden Messungen der wahren Atomwärme des P_d zwischen 12 und 270° abs. vorgenommen. Die erhaltenen C_p Werte werden auf C_v reduziert und diese analysiert. Dabei stellt sich heraus, daß die Elektronenwärme proportional χ_eT verläuft, wobei χ_e die temperaturabhängige paramagnetische Atomsuszeptibilität des Palladiums bedeutet; man erhält

Ce = 2,22 χ_e T.

Der Restbetrag C_v - C_e = C_g läßt sich mit guter Näherung durch eine Debye - Funktion darstellen θ_D= 275 bis 295°). Die angegebene Beziehung behält ihre Gültigkeit bis 1000° abs. Die Anharmonizitätskorrektur dürfte danach wenigstens beim Palladium sehr klein sein, da sie sich bis zu diesen Temperaturen nicht bemerkbar macht. Für die Normalentropie des P_d ergibt sich bei 25 ° C ein Wert von 9,04 Clausius.