Ricerche sull’emissione termica totale del nichel

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    22-Aug-2016

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  • RICERCHE SULL'EMISSIONE TERMIOA

    TOTALE DEL NICHEL

    Nota di F. CESSA~O (I)

    Sunto . - Si ~ studiata l~emissione termica totale del ~icheZ nelYintervaUo Sermlco (2-500-75{) ~ ee~tigradi) riscon~rando una variaz4one dell'espane~- te r da 5,15 a 4,45 per il passaggio attraverso i$ punto ~ CUPJF~ ~qi cercato dl stabilire se tutta M variazione riscontrata ne,U~andamento del potere emissivo tota~e sia da attribuire aUa variazione di resistenza.

    In questo lavoro si ~ studiato l'emissione termica tot~le del nichel col dispositivo sperimentale gi~ descritto in un lavoro precede~te (1).

    Qui ei limitiamo ad esporre dal punto di vista sperimentale quelle particolarit~ ehe maggiormente interessano il problema spe- cifico da ~o.i t ra t ta to .

    La lamina di Ni studiata era spessa circa 0,07 ram., larga circa 4 ram. ; veniva riscaldata con corrente alternata per le ragioni giA detto nel 1. c. : la temperatura v.eniva misurata con una coppia ter- moelettrica platino, platino-Lddio, saldata ai margini della lami- netta stessa e nella parte mediana. Per la misura della temperatura si ~ usato un galvanometro HARTMA~S e BRA~rN. La pinza ~ stata ta- rata con i punti di fusione di aleuni metalli provenienti dal Bureau of tSeandard.

    L'immagine della lamina, resa incandescente dalla corrente, ve- niva proiettata, medi,ante una lente di fluvrina, su di una termopila lineare HIT,GRER, collegata con un galvanometro di Mo~.

    La lamina in ,esame era riscaldata nel vuoto, e cosl veniva ad essere elimin,ata la possibilitg di una ossidazione della lamina stessa ed inoltre, annullate le correnti convettive, si riusc~va ad avere un'eecellente costanza della temperatura. Questa veniva rapidamente raggiunta, in dipendenza della piccola massa della ]aminetta; te let- ture del galvanometro di MOLL, connesso con la termopila che rac-

    (l) A. CARRELLI, r Rendlc. Reale Accad. dei Lincel ~, 29, 15 aprile 1939.

  • 148 F. CENNAMO

    coglieva la emissione totale, veniv~no fatte ogni 20' circa; contem- poraneamente veniva letta la deviazione al galvanometro della pin- za, in mode d'avere la temperatura e l'em~ssione totale. Ciascun punto delle curve che si riportano rappresent.a la media di almeno quattro ]etture.

    Data la grande ra~idit~ ,con la qual.e si potev.a raggiungere la temperatura voluta, le osservazioni venivano fatte in mode the i valori non corrispondono a temperature sempre crescenti o sempre decrescenti, ma si avevano determinazioni saltuarie tall da peter ottenere una continua v erifi,aa dei dati gi~ ra.ccolti e dall'accordo delle varie d eterminazioni, si poteva cosl escludere la possibilit~ di una alterazione per effetto di ossidazione d.elle strato superficiale del niehel, strato da ,cui di, pende ef~ettiv.amente l'emissione .

    La ricerea si ~ compiuta nell'intervall, o termi~co (250~ ~ cen- tigradi) appunto ~o.er studiar.e l'effetto del passag.gio attraverso il p~nto di C~Rm.

    I1 LSVE (1) ha studiato, recentemente, l'emission, e totale del niehel nelI'intervallo termico 180~ ~ centigradi, e riportando sui due ~assi i logaritmi dell'emissione totale ET ed i logaritmi delle tem- p.erature assolute eorrispondenti T, si trova, per .ci5 che riguarda l'andamento generale, .abe i punti rappresentativi si situano su di una retta la .cui inclinazione ~ all' incirca data da n = 4,95. Secondo il LSvE perb non pub darsi un valore ben ~orecisato all'esponente n: si @ub solo affermare chen sia una funzione della temperatura.

    ~oi abbiamo studiato l'emissione ,al di sotto ed aI disapra del punto di CTSRm in mode da mettere in evidenza la variazione del- l 'andamento di log ET in funzione di log T per effetto della trasfor- mazione. I risultati ottenuti sono riportati nella fig. 1. Come ~pp,are da detta figura, in cui sull'asse delle ascisse sono riportat~ i loga- ritmi delle temperature assolute, e sull'asse delle ordinate i logaritmi delle deviazioni lette al galvanometro, e ciob quantit~ proporzionali .all'energia emessa, il diagramma, Ui~o al v.alore 2,794 delI'ascissa che corrisponde a t ~ 350 ~ eio~ fine all' incirea al punto d~ CORm, pre- senta un andamento ~ettilineo o qu.asi, e l'es9onente n ha il valore di 5,15, ehe c:on buena approssimazione pub considerarsi .coineidente con quello del LSVE.

    A] disopra del punto di CORm ]'andamento del diagramma del- l'emissione totale de1 nichel eambia, ed n assume il valore 4,45.

    (l) LSVE, Ueber dos Emissionsverm6gen des Ni, ,~ Annalen der Physik , , 25, 213, 1956.

  • SULL'EMISSIONE TEEMICA TOTALE DEL N i 149

    Si ~ detto che ~bbiamo ottenuto per l'esponente due valori e pre- cisamente : 5,15 iper l'interval]o termico 270~ ~ e 4,45 per l ' inter- vallo termico 350~ ~ e c,he per quanto rigaarda il orimo inter-

    h i

    %, ' / /

    ! i i i , , i 0 2.06 ~.7o 2.74 2.7s 2.s2 ~.86 2'.9o 2194 219s 3 2 3',o~ log T_

    Fig. 1

    vallo concorda con buona aFprossimazione con que]lo (4,95)che ab- biamo potuto ricavare dai dati del LSvE.

    Veramente non si pub garantire con grande esattezza la tempe- ratura alla quale si riscontra la variazione di n da 5,15 a 4,45; si pub solo dire ehe essa probabilmente avviene nell' intorno di 340 ~ 350" e cio~ all' incirca nel punto di Cram.

    Nel campo del]'emissione termica totale del Ni sono state ese- guite numerose ricerche anche da altri sperimentatori e nella se- guente tabella riportiamo i diversi valori ottenuti ~)er n.

    Fra questi sperimentatori SC~MID,r e FUTm~RMXS~ (1) non tro- vano nell' intorno del pu~to di CURm a~leuna anomalia. K~o- wicz (2) trova the in corrispondenza del punto eritico magneti.co del nichel vi ~ una variazione della legge di emissione nel senso perb

    (l) SCHMIDT e ]?UTHE~MANN, Ergeb. der Exakten Naturvissenschaften. ~) M. KAHANOWlCZ, ~ Rendiconti Acc. Lincei ~, 80, 132, 1921.

  • 150 F. CENNAMO

    che diminuisce solo il coefficiente ~, mentre resta ina l terato il v~lore del l 'esponente del la funzione :

    E ~--- ~T ~ .

    A risul~at~ analoghi a quel l i del la KAH~OWrCZ era gi~ g iunto il SVYDA~ (~)che perb t rovava per l 'esponente il valore 4,648 invece del 5.5 del preeedente sper imentatore.

    Sperimentatori

    SUYDA M

    KAHANOWICZ

    SCHMIDT e FUTHEEMANN

    BARNES

    UTTERBACK

    DEL REGNO

    Anno

    M

    1915

    1921

    1928

    1929

    1929

    1930

    Intervallo termico in gradi centigradi

    190 ~ - 1080 ~

    257 ~ . 527 ~

    227 o - 377 ~

    127 ~ . 1100 ~

    650 ~ - 1400 ~

    60 ~ . 360 ~

    4,648

    5,50

    4,814

    4,77

    5,29

    4,586

    Come si vede inol t re daMa precedente tabel la, non vi ~ un grande aceordo t ra i d ivers i valor i daft da i var i sper imentator i , ma a ta le pro~osito oe~orre r icordare che molt i d i questi sper imentator i hanno usato come disposi t ivo sper imenta le un fo rno al cui centro ponevano la lamina da r i sca ldare : tale slstema, anche avendo l 'accortezza di porre t ra la sorgente ed il r icevitore degl i schermi che e l iminano ,le radiaz ioni provenient i dal le ,pareti del forno, presenta 1' enorme svantaggio che radiaz ioni del le paret i ~engono diffuse da l eorpo in cui si s tud ia l 'emissione e .quindi g iungono al r ieevitore. Questa fat- to ~ stato da noi provato durante la nostra r ieerea, ee i ha sp into a real izzare la , laminetta s i tuata in un ambiente pr ivo di ar ia, in mo do che si s~a s icur i che l 'emissione ~ sol tanto proveniente da] corpo in esame.

    Degl i sper imentutor i p i~ reeenti, I'UTTERBACK (2) non ha corn- .pluto una r icerea al disotto del punto di CORm, ed ~ l 'un ico the d~ un valore de l l 'esponente che si aw ic ina al valore del la KAHANOWICZ, e cio~ egli t rova n ~ 5,296; il DEL REGNO (3) ha compiuto la r icerca

    ~i~ A. SUYDA~, ~ Physical Review >>, 5, 497, 1915. I~) UTTEREACK, r Physical Review ~, 84, 785, 1929. (3) W. DEL REGNO, r Atti della Reale Accademla dei Lincei >>, 9, 989, 1930.

  • SULL'EMISSIONE TERMICA TOTALE DEL 2~'i 151

    per temperature al disotto dei 36(F, giungendo per na l v, alore n~4,586; il BAR~ES, pur sperimentando neli'intervallo 127-1100, non trova alcuna anomalia verso 390 ~

    Per cib che riguarda i nostri valori ~ da notare che come per la .~urva del LSVE anehe per il ~astro diagramma i punti al disotto di "280 ~ centigradi si seostano dall 'andamento rettilineo, trovandoci pe- rb, per le temperatura 200~ ~ nelle condizioni di minima sensi- bilitY, noi non possiamo garantire queste deviazioni.

    Facendo la media dei valori dei varl sperimentatori ehe hanno ]avorato sia al disopra che a,1 disotto del punto di trasf.ormazione, e ~io~ di SVYDA~, SC~MmT e FUTttERMANN, e BARNES, si ottiene per .n il valore di 4,75 e.he corrisponde ,con buona approssimazi0ne alla media 4,80 dei due valori 5,15 e 4,45 da noi ottenuti prima e dopo ]1 punto di Cumin. Quindi, in certo modo, si pub spiegare la diver- ~ith riscontrata.

    Venendo ora all' interpretazione teorica dei risultati ottenuti, bi- sogna ricordare che, com'~ noto, il punto di CURIE, oltre a rappr e- sentare una variazione discontinua del comportamento magnetico del eorpo, corrisponde ad una temperatura atla ,q~aale si effettua una ~'ariazione notev.ole di tutte le ~rol~rieth ,della sostanza. Tra .l'altro si ha una variazione molto importante dell'andamento ,della resisten- :za elettrica in funzione della temperatura.

    Ora dalla teoria di MAXWELL, al~plicata ai metalli, si rieava la -ben nora re]azione di HAGENS e RUBENS ehe d~ il valore del potere riflettente R in funzione della lunghezza d'onda ), e della conducibi- lit~ z; nel easo quindi dei metalli che abbiano un comportamento ferromagnetie o e paramagneti.co, a seconda che si trovano al disotto v al disopra del punto di CUaIE, e per i quali, come si ~ detto, vi -uaa variazione notevole della resisten'za elettri.ca, l'isocromata, e ~cio~ l'andamento del potere emissivo in funzione della temperatura, relativa a grand~ lunghezze ,d'onda, e cio~ r elati~a a quel campo di ]unghezze d'onda per le .quali si pub ritenere aoplicabile la ,legge ~suddetta, deve avere un andamento caratteristieo dipendente dal- l 'andamento di z. Usando 4 valori di ~ (T) determinati dal DEL RE- ~CN0 abbiamo .eostruito eZT in funzione di T in base alla legge di HAGENS e RUBENS per k ~ 24~ (fig. 2). Si riscontra che tale isocro- -mata ha precisamente lo stesso andamento di quella determinata sperimentalmente dal LSvE per il Ni appunto per ), ~ 24t~. A noi ,qui inter~sa partieolarmente mettere in evidenza che il potere emi:s- -sivo per le lunghezze d'onda piuttosto grandi cresce al disopra del punto di CvRm un po' meno rapidamente ehe al di sotto. Se tale

  • 152 17,. OENNA~-O

    il comportamento dei poteri emissivi parziali, pub prevedersi the , anehe per il totale, almeno per il contributo che a questo danno le . grandi lunghezze d'onda il potere emissivo deve erescere pifi rapi- damente al disotto che al disapra del punto di CURIF, come in ef- fetti abbiamo potuto mettere in ev~denza (fig. 1).

    Bisogma ora stabilire se tutta la v,ari~zione nell'andamento del potere emissivo totale, variazione che si riscontra ~per effetto de~:

    004

    O.OE

    (102

    e~.T

    ~o 2~o' 3~o 4~o s~o 6~o 7~o eGo 9~o Idoo '.~o T Fig. 2

    passaggio attraverso il punto di CVRrE, ~ da attribuire alla var[a- zione delia resistenza.

    Questo eonfronto ~pub farsi nel mod o seguente: nell'ipotesi che' si possa ,considerare valida per un esteso eampo spettrale 1.a rela-

    ET zione di HAGENS e RVB~NS ta quantit~ e~ -~ ~q- risulta una funzione,

    universale del prodotto pT secondo la relazione proposta da FOOTE, e quindi nel caso che l 'andamento caratteristieo del potere emissivo, totale dipenda solo dalla variazione di resistenza speeifica, per ef- fetto del ,passaggio per il punto di CUR~E e~ in run ,one dl pT deve avere un andamento regolare e ,cio~ non si deve pifi riscontrare ~ una disc0ntinuit?~ aael punto pT corrispondente al punto di CuRry.

    Nella figura 3 b riportato l 'andamento del potere emissivo tatale ~ del nichel in funzione del pr(~dotto pT. Sull'asse delle ascisse sono, riportati i ~T in ohm cm. grad.

    La curva tratteggiata d~ l 'andamento teorico previsto d alla for- mula di FOOTE. I valori di p sono staff ricavati dalla tabell,a di Svr - DAM (~),confrontandoli sino ai 480 e con i valori ottenuti dal D~z~ REGN0 (~).

    tSull 'asse delle ordinate sono staff riportati i valori della emissione, totale e ~oich~ per il niehel noi n.on abbiamo determinato il valore 9

    (t) Loe. eit. (z) W. DEL REOSO,

    r VIP ~, 179, 1925. Sulla trasformazione det Ni intorno al punto di Curie,

  • SULL~EMISSIONE TERMICA TOTALE DEIJ z~'{ 153

    assoluto, i va.lori riportati sono in scala arbitraria: abbiamo fatto in modo per5 affinch~ il c.onfronto sia pifi facile che ,1.a curva teorica e quella sperimentale passino per uno stesso punto e orecisamente per pT ~--- 0,0596.

    Datla fig. 3 risulta che il nichel non s~gue nell'intervallo ter- mico da noi studiato, .l'andamento orevisto dalla teoria in modo sod-

    0.15

    O.lO

    QO! r

    A, A'S !

    i i i , 0 0.005 0.010 0.015 0,020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0050 0.055 0 060

    DT in ~t cm,grado ~ig. 3

    disfacente; inol.tre ~ nettamente visibile un'anomalia relativa alla trasformazione magnetica.

    Questo risultato dimostra ehe la variazione della resistenza spe- cifica nel passaggio del nichel da uno stato all 'nitro non eam,pensa ,comlaletamente le variazioni riscontrate ne]la emissione totale.

    Si conclude dieendo che il potere rifl,ettente ~ influenzato dalla variazione di resistenza per il ~)assaggio per il punVo, dl CVRrE se- condo modalits diverse da quelle messe in evidenza dalla legge di HAGENS e RUBENS.

    Dal lavoro di Li~wE risulta che per ), < 4,5 il potere emissivo parziale non presenta l'andamento .della i~g. 2, e eio~ in tale zona spettrale l'anomalia nell 'andamento dipendente dalla trasformazione magnetica non ~ pifi evidente.

    Poich~ le deviazioni che risultano dalla fig. 3 ~ra andamento teo- rico e sperimentale dimostrano che er aumenta meno di q,uanto previsto e d'altra partc ~ chiaro che .per valori erescenti di pT il contributo all'emissione tot~le delle lunghezze d'onda pifi pieeole aumenta, si con.elude che i poteri emissivi parziali per k per le quali

  • 154 F. CF~NAMO

    non ~ valida Ia relazi,one ,di HAGENS e RUBENS devono creseere un pb meno di quanto si poasa prevedere, e cio~ il potere riflettente in funzione della temperatura deve diminuire al crescere della tem- peratura.

    Si ringrazia il prof. A. C~E~L~ per gli ,aiuti e consigli dati.

    Napoli, lst i tuto di Fisica Sperimentale della R. UniversitY.

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