Описание установки и вывод расчетной формулы. Установка, с помощью которой определяют отношение теплоемкостей воздуха по методу адиабатического расширения (Клемана-Дезорма)
Установка, с помощью которой определяют отношение теплоемкостей воздуха по методу адиабатического расширения (Клемана-Дезорма), изображена на рисунке 1.
Рисунок 1 Схема лабораторной установки: 1 – манометр жидкостной; 2 и 3 - соединительные шланги; 4 – кран;
5- пневматический насос; 6 – баллон
Установка представляет собой баллон 6, соединенный трубкой 2 с водяным манометром 1. Кран 4 служит для соединения сосуда с насосом 5. С помощью насоса будем накачивать в сосуд воздух до тех пор, пока жидкость в правом колене манометра не достигнет некоторого значения шкалы.
При сжатии воздуха его температура сначала повысится, а через некоторое время, благодаря теплообмену с внешней средой, воздух в сосуде примет комнатную температуру. В период охлаждения воздуха в сосуде созданное там давление немного снизится и потом будет сохраняться неизменным (рисунок 2).
Рисунок 2 График процессов:
I – II адиабата; II-III изохора; I-III изотерма
При этом избыточное давление 
, определяется по разности уровней жидкости 
, т.е. 
. Абсолютная температура окружающего воздуха и воздуха в сосуде одинакова и равна 
. Полное давление в сосуде 
равно сумме атмосферного 
и избыточного давлений, т. е.:
. (5)
Два параметра 
и характеризуют начальное состояние воздуха в сосуде, которое назовем первым состоянием (I-е состояние , ).
Теперь откроем и быстро (через 1-2 с) закроем кран 4. За этот короткий промежуток времени воздух в сосуде будет расширяться адиабатически (без обмена теплом с окружающей средой), пока его давление не станет равным атмосферному, т. е. . При адиабатическом расширении воздуха его температура понизится до некоторого значения 
. Следовательно, это состояние воздуха будет характеризоваться параметрами и (II-е состояние , ).
После закрытия крана 4 имевшееся давление воздуха в сосуде будет повышаться, так как в результате теплообмена его температура будет возрастать до значения , соответствующего температуре окружающего воздуха. Пусть при этом давление достигнет величины
, (6)
где 
— избыточное давление, показываемое манометром, Па.
Таким образом, третье состояние воздуха характеризуется параметрами и 
(III-е состояние , ).
Обозначим объем той массы воздуха, которая осталась в сосуде после удаления части воздуха (когда он был открыт), через 
. До открытия сосуда та же масса воздуха занимала меньший объем 
. После открывания крана, когда установилась постоянная температура, также объем . Сопоставляя первое и третье состояния, заметим, что температура воздуха одинаковая. Очевидно, здесь можно применить закон Бойля-Мариотта, т. е:
или
. (7)
Сравнивая первое и второе состояния, отмечаем, что они имеют разные температуры, процесс расширения происходит адиабатически, т.е. здесь следует применить уравнение Пуассона:
. (8)
Отсюда находим
. (9)
Возведем обе части равенства (7) в степень 
:
. (10)
Сопоставив равенства (9) и (10), получим
.
После логарифмирования
.
Отсюда
.
Применяя математические преобразования, допустимые для приближенных вычислений, получим:
. (11)
Таким образом, для определения отношения теплоемкостей достаточно на опыте измерить давления 
и 
.