Expérience de Clément-Desormes - Définition

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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 :

  • CP est la capacité thermique isobare
  • CV 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.

Description de l'appareil

Schéma de l'expérience de Clement et Desormes
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.

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}.

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 :

  • pour un gaz parfait monoatomique \gamma=\frac53
  • pour un gaz parfait diatomique \gamma=\frac75
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