RICERCHE S U L L ' E M I S S I O N E TERMIOA

TOTALE DEL N I C H E L

Nota di F. CESSA~O (I)

S u n t o . - 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 r a t t a t o .

La lamina di N i studiata era spessa circa 0,07 ram., larga circa 4 ram. ; veniva riscaldata con corrente a l ternata per le ragioni giA detto nel 1. c. : la t empera tura v.eniva misurata con una coppia ter- moelettrica platino, platino-Lddio, saldata ai margini della lami- net ta stessa e nella par te mediana. Per la misura della tempera tura si ~ usato un galvanometro HARTMA~S e BRA~rN. La pinza ~ stata ta- ra ta 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 M o ~ .

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 fa t te 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 r iportano 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 dat i 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 r iportando sui due ~assi i logaritmi dell 'emissione totale ET ed i logaritmi delle tem- p.erature assolute eorrispondenti T, si trova, per .ci5 che r iguarda l 'andamento generale, .abe i punti rappresentat ivi 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 c h e n 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 r iportat i nella fig. 1. Come ~pp,are da detta figura, in cui sull'asse delle ascisse sono riportat~ i loga- ri tmi delle tempera ture 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 r igaarda il or imo 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 r icavare dai dati del LSvE.

Veramente non si pub garant i re con grande esattezza la tempe- ra tura 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 r iportiamo i diversi valori ot tenuti ~)er n. F r a 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 d iminu i sce solo i l coefficiente ~, m e n t r e r e s t a i n a l t e r a t o i l v~lore

d e l l ' e s p o n e n t e de l la funz ione :

E ~--- ~T ~ .

A risul~at~ ana logh i a quel l i de l l a KAH~OWrCZ era gi~ g i u n t o i l SVYDA~ ( ~ ) c h e perb t r o v a v a pe r l ' e s p o n e n t e il va lo re 4,648 invece de l 5.5 de l p r eeeden t e spe r imen t a to r e .

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 i no l t r e daMa p rec e de n t e tabe l la , non vi ~ u n g r a n d e aceordo t r a i d ive r s i va lo r i daf t d a i v a r i s p e r i m e n t a t o r i , m a a t a l e p ro~os i to oe~orre r i c o r d a r e che mo l t i d i ques t i s p e r i m e n t a t o r i hanno

usa to come d i spos i t i vo s p e r i m e n t a l e un f o r n o al cui cent ro ponevano

la l a m i n a da r i s c a l d a r e : t a le s ls tema, anche avendo l ' a cco r t ezza di

p o r r e t r a la so rgen te ed i l r i cev i to re deg l i s che rmi che e l i m i n a n o ,le r ad i az ion i p r o v e n i e n t i da l l e ,paret i de l forno, p r e s e n t a 1' enorme

svan tagg io che r ad i az ion i de l le p a r e t i ~engono diffuse d a l eo rpo in

cui si s t u d i a l ' emiss ione e .quindi g iungono al r ieevi tore . Ques ta fa t - to ~ s ta to d a noi p r o v a t o d u r a n t e la n o s t r a r ieerea , e e i ha s p i n t o a r ea l i zza re la , l amine t ta s i t u a t a in u n a m b i e n t e p r i v o d i a r ia , in m o

do che si s~a s i cu r i che l ' emiss ione ~ so l t an to p roven ien t e da] corpo

in esame. Degl i s p e r i m e n t u t o r i p i~ reeent i , I'UTTERBACK (2) non ha corn-

.pluto u n a r i c e r ea al d i so t to de l p u n t o d i CORm, ed ~ l ' u n i c o t h e d~ un va lore d e l l ' e s p o n e n t e che si a w i c i n a al va lo re de l l a KAHANOWICZ, e cio~ egli t r o v a n ~ 5,296; i l DEL REGNO (3) ha compiu to l a r i ce rca

~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 n a l v, alore n ~ 4 , 5 8 6 ; il BAR~ES, pur sperimentando neli ' intervallo 127-1100, non trova alcuna anomalia verso 390 ~

Per cib che r iguarda i nostri valori ~ da notare che come per la .~urva del LSVE anehe per il ~astro diagramma i punt i al disotto di "280 ~ centigradi si seostano dal l 'andamento rettilineo, trovandoci pe- rb, per le tempera tura 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 pr ima e dopo ]1 punto di Cumin. Quindi, in certo modo, si pub spiegare la diver- ~ith riscontrata.

Venendo ora al l ' interpretazione teorica dei risultati ottenuti, bi- sogna ricordare che, com'~ noto, il punto di CURIE, oltre a r app r e- sentare una variazione discontinua del comportamento magnetico del eorpo, corrisponde ad una tempera tura atla ,q~aale si effettua una ~'ariazione notev.ole di tu t te 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 ferromagnet ie 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 r i tenere 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 r iscontra che tale isocro- -mata ha precisamente lo stesso andamento di quella determinata sperimentalmente dal LSvE per il Ni appunto per ), ~ 24t~. A noi ,qui in ter~sa part ieolarmente mettere in evidenza che il potere emi:s- -sivo per le lunghezze d 'onda piuttosto grandi cresce al disopra del pun to 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- fett i abbiamo potuto mettere in ev~denza (fig. 1).

Bisogma ora stabilire se tu t ta 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 u n esteso eampo spettrale 1.a re la-

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 de l potere emissivo, totale dipenda solo dalla variazione di resistenza speeifica, per ef- fetto del ,passaggio per il punto di CUR~E e~ in r u n , o n e dl p T deve avere un andamento regolare e ,cio~ non si deve pifi r iscontrare ~ una disc0ntinuit?~ aael punto pT corrispondente al punto di CuRry.

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

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

tSull 'asse delle ordinate sono staff r iportat i 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 r iportat i sono in scala arbi t rar ia : 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 0 0 5 0 0.055 0 060

DT in ~t cm,grado ~ig . 3

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

Questo risultato dimostra e h e l a variazione della resistenza spe- cifica nel passaggio del nichel da uno stato al l 'ni tro 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 nel l '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 ' a l t ra 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 t empera tu ra deve diminuire al crescere della tem- pera tura .

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

Napoli, l s t i tu to di Fisica Sperimentale della R. UniversitY.