Här är varför detta inträffar:
* Gratis elektronmodell: Metaller har ett hav av fria elektroner som kan absorbera och lagra energi. När värme tillsätts får dessa elektroner kinetisk energi och bidrar avsevärt till metallens totala värmekapacitet.
* vibrationslägen: Atomerna i det metalliska gitteret vibrerar också, och dessa vibrationer absorberar också energi. Bidraget från vibrationslägen är emellertid i allmänhet mindre betydande än för fria elektroner.
* Liknande struktur: De flesta metaller har en liknande kristallstruktur (t.ex. ansiktscentrerad kubik eller kroppscentrerad kubik). Denna likhet i strukturen leder till liknande vibrationsfrekvenser och energilagringskapacitet.
Undantag från Dulong-Petit-lagen:
Medan Dulong-Petit-lagen ger en bra tillnärmning avviker vissa metaller från den, särskilt vid låga temperaturer. Dessa avvikelser beror på faktorer som:
* kvanteffekter: Vid låga temperaturer blir kvanteffekter betydande och energinivåerna för elektronerna och atomerna blir kvantiserade. Detta kan leda till en minskning av värmekapaciteten.
* Specifik värmekapacitet: Vissa metaller, som litium och beryllium, har lägre molära värmekapacitet på grund av deras lättare atomvikter.
Avslutningsvis: Den liknande molära värmekapaciteten för metaller beror främst på närvaron av fria elektroner och den liknande strukturen för deras gitter. Faktorer som temperatur och specifik värmekapacitet kan emellertid påverka avvikelsen från Dulong-Petit-lagen.
