Expérience de Clément-Desormes

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L'expérience permet d'évaluer le coefficient $\gamma = \frac {\chi_T}{\chi_S} = \frac {C_P}{C_V}$ , d'un gaz parfait, où :

$C P$ est la capacité thermique isobare
$C V$ est la capacité thermique isochore

On peut obtenir le résultat de deux manières :

en comparant la pente de l'adiabatique et celle de l'isotherme.
en faisant un calcul à l'ordre 1.

[modifier] Description de l'appareil

Schéma de l'expérience de Clement et Desormes

On dispose d'un récipient empli du gaz que l'on souhaite étudier, couplé à un manomètre. On crée dans le récipient une petite surpression, qui s'accompagne inévitablement d'une élévation de $\displaystyle{h_1}$ du niveau du manomètre.

[modifier] Mesure

On ouvre la vanne. La pression retombe à la pression P° extérieure. On referme immédiatement la vanne. Le gaz à l'intérieur, refroidi par la détente, va maintenant revenir à la température de la salle T°. À la fin de ce processus, on obtient au manomètre une dénivellation $\displaystyle{h_2}$ .

[modifier] Résultat et précision

On obtiendra alors : $\gamma = \frac{h_1}{(h_1-h_2)} \,$

Le manomètre, souvent à mercure, peut être à eau : la hauteur h₁ sera alors 13,6 fois celle du mercure. Cela peut améliorer la précision de la mesure.

En revanche, h₂ n'intervient que pour sa différence avec h₁ : la précision sur une différence est mauvaise.

On n'attend que des résultats en ordre de grandeur. On peut toutefois espérer estimer les erreurs car théoriquement, $γ$ vaut :