Expérience de Clément-Desormes

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.

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 $h_1$ du niveau du manomètre.

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 $h_2$.

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 $\gamma =\frac{5}{3}$
• pour un gaz parfait diatomique $\gamma =\frac{7}{5}$