Методика эксперимента. Метод определения показателя адиабаты, предложенный Клеманом и Дезормом, основывается на изучении параметров некоторой массы газа

Метод определения показателя адиабаты, предложенный Клеманом и Дезормом, основывается на изучении параметров некоторой массы газа, переходящей из одного состояния в другое двумя последовательными процессами – адиабатным и изохорным. Эти процессы на диаграмме (рис. 3.1.) изображены кривыми соответственно 1-2 и 2-3.

Если в баллон, соединенный с открытым водяным манометром, накачать воздух и подождать до установления теплового равновесия с окружающей средой, то в этом начальном состоянии 1 газ имеет параметры , причем температура газа в баллоне равна температуре окружающей среды , а давление немного больше атмосферного.

Если на короткое время соединить баллон с атмосферой, то произойдет адиабатное расширение воздуха. При этом воздух в баллоне перейдет в состояние 2, его давление понизится до атмосферного . Масса воздуха, оставшегося в баллоне, расширяясь, займет весь объем . При этом температура воздуха, оставшегося в баллоне, понизится до . Поскольку процесс 1-2 адиабатный, к нему можно применить уравнение Пуассона (4.15):

или

Отсюда

. (4.16)

После кратковременного соединения баллона с атмосферой охлажденный из-за адиабатного расширения воздух в баллоне будет нагреваться (процесс 2-3) до температуры окружающей среды при постоянном объеме При этом давление в баллоне поднимется до . Так как процесс 2-3 изохорный, то он удовлетворяет закон Шарля , отсюда

. (4.17)

Из уравнений (4.16) и (4.17) получаем:

.

Прологарифмируем последнее соотношение:

. (4.18)

Избыточные давления и намного меньше атмосферного давления и, следовательно, и . Учитывая, что при , перепишем выражение (4.18) следующим образом:

.
Отсюда для показателя адиабаты получаем:

. (4.19)

Избыточные давления и измеряют с помощью – образного манометра по разности уровней жидкости, обладающей плотностью :

, (4.20)
Из соотношений (4.19) и ( 4.20) получаем рабочую формулу для определения :

. (4.21)