Опис установки та виведення робочої формули

Величину відношення можна визначити за допомогою установки Клемана – Дезорма (Рис.1). Установка складається з скляного балона А, двох кранів К₁ і К₂, манометра В і насоса для нагнітання повітря у балон. Накачуючи повітря у балон та швидко випускаючи його через кран К₂ ми переходимо від одних параметрів газу ( ) до інших. Цей перехід є адіабатичний і описується рівнянням Пуассона:

, (4)

де: .

Якщо газ у балоні перебуває при однаковій температурі (кімнатній), але при різному тиску та об’ємі, то для цих станів можна застосувати закон Бойля-Маріотта:

. (5)

Ми розглянемо три стани газу у балоні, перехід між якими описується рівняннями (4) і (5). Після нагнітання повітря у балоні та його охолодження до кімнатної температури встановлюється стан газу з параметрами:

, , , (стан 1)

де: – атмосферний тиск;

– додатковий тиск, що вимірюється різницею рівнів рідини у манометрі.

Якщо швидко відкрити кран К₂ (кран К₁ закритий), то повітря в балоні буде розширюватись виконуючи роботу за рахунок внутрішньої енергії ( ), оскільки . Цей процес можна вважати адіабатичним. Тиск повітря в кінці його розширення стане рівним атмосферному , а температура знизиться до :

(стан 2)

Якщо закрити кран К₂, то охолоджене повітря через деякий час знову нагріється до кімнатної температури , тиск підвищиться до , де – різниця рівнів рідини у манометрі. Стан повітря матиме параметри:

. (стан 3)

Застосуємо рівняння (4) до станів 1 і 2:

. (6)

Для станів 1 і 3 застосуємо рівняння (5):

. (7)

Підносячи обидві частини виразу (7) до степеня і порівнюючи з виразом (6), одержимо:

;

звідси:

.

Так як , , матимемо наближено:

.

Звідси одержуємо робочу формулу:

. (8)

Порядок виконання роботи

1. Відкрити обережно кран К₁ ( кран К₂ закритий), накачати у балон повітря стільки, щоб різниця рівнів рідини у манометрі була 15÷30см і закрити кран К₁.

2. Коли тиск у балоні встановиться сталим (через 2-3хв), записати різницю рівнів .

3. Швидко відкрити кран К₂ і після зрівнювання рівнів рідини у манометрі, швидко закрити його. Через 2-3хв. зафіксувати різницю рівнів рідини . За формулою (8) обчислити і порівняти з теоретично визначеним по формулі (3).

4. Дослід повторити 5-7 разів, змінюючи величину .

5. Визначити середнє значення і результат записати у вигляді:

6.Результати вимірювань і обчислень записати в таблицю 1.

Таблиця 1.

N п/п	h1, см	∆h1, см	h2, см	∆h2, см	γтеор	γ	∆γ	γ=γср±∆γ