Realizziamo un esperimento in cui mettiamo a contatto termico
un contenitore chiuso con una certa quantità di gas ad una data temperatura
con una certa quantità di acqua (o di un'altra sostanza di cui conosciamo il calore specifico) a temperatura diversa.
Ad esempio immergendo il nostro cubo in un calorimetro come nell'esperimento sulla temperatura di equilibrio della miscela acqua-alcool. Ricaviamo la capacità termica del gas attraverso la relazione
C₁ ΔT₁ + C₂ ΔT₂ = 0,
da cui C₁ = - C₂ ΔT₂/ΔT₁
Sapendo il numero di moli del gas, risaliamo al calore specifico molare dividendo per questo numero.
Il risultato di questo esperimento è che per i gas monoatomici (ad es. i gas perfetti), il calore specifico molare è quello previsto dal modellino cinetico:
cV*= 3/2 R
Realizziamo un secondo esperimento in cui mettiamo a contatto termico
un contenitore chiuso da un cilindro mobile con una certa quantità di gas ad una data temperatura
con una certa quantità di acqua (o di un'altra sostanza di cui conosciamo il calore specifico) a temperatura diversa.
Ad esempio immergendo una siringa contenente il gas e chiusa da un tappo in un calorimetro, come nell'esperimento sulla temperatura di equilibrio della miscela acqua-alcool. Osserviamo che il pistone si muove, cioè che il sistema compie lavoro: se l'acqua cede calore al gas, questo si espande; se è il gas a cedere calore all'acqua, si contrae. Di nuovo, ricaviamo la capacità termica del gas attraverso la relazione
C₁ ΔT₁ + C₂ ΔT₂ = 0,
da cui C₁ = - C₂ ΔT₂/ΔT₁
Sapendo il numero di moli del gas, risaliamo al calore specifico molare.
Anche il risultato di questo esperimento è che per i gas monoatomici (ad es. i gas perfetti), il calore specifico molare è quello previsto dal modellino cinetico:
cp*= 5/2 R
Se invece dei gas monoatomici, che sono una rarità, usiamo gas biatomici, gli esperimenti danno rispettivamente
cV*= 5/2 R e cp*= 7/2 R
Per tutti gli altri gas si trova
cV*= 7/2 R e cp*= 9/2 R