Experiment von Clément-Desormes

Der Versuch von Clément-Desormes ist ein physikalisches Experiment im Gebiet der Thermodynamik zur experimentellen Bestimmung des Adiabatenkoeffizienten, also des Verhältnisses $c_{p}/c_{v}$ der Wärmekapazitäten von idealen Gasen bei konstantem Druck und konstantem Volumen. Es wurde 1819 von Nicolas Clément und Charles-Bernard Desormes durchgeführt.[1]

Schematischer Aufbau zur Bestimmung des Adiabatenkoeffizienten nach der Methode von Clément-Desormes

Experiment

Druck-Volumen-Diagramm des Clément-Desormes-Versuchs

Gegeben sei ein Druckbehälter mit dem Volumen $V$ , welcher mit einer Vorrichtung zur Messung des Drucks ausgestattet ist. Mithilfe einer Pumpe lässt sich im Behälter ein Druckunterschied $\Delta p_{1}$ gegenüber dem Umgebungsdruck $p_{0}$ erzeugen. Nach genügend Zeit stellt sich ein thermisches Gleichgewicht ein, die Temperatur $T$ im Innern des Druckbehälters entspricht der Umgebungstemperatur $T_{0}$ . Nun wird für kurze Zeit ein Ventil geöffnet, sodass ein Druckausgleich mit der Umgebung stattfindet. Das stellt eine adiabatische Zustandsänderung des Gases $(p_{0}+\Delta p_{1},T_{0})\rightarrow (p_{0},T_{1})$ dar. Daraufhin wird das Ventil wieder geschlossen und es lässt sich nun eine isochore Druckänderung um $\Delta p_{2}$ beobachten, bis die Temperatur wieder $T_{0}$ beträgt.[2]

Der Adiabatenkoeffizient lässt sich nun mithilfe der Gleichungen für adiabatische und isotherme Zustandsänderungen unter der Annahme, dass $\Delta p_{1}\ll p_{0}$ und $\Delta p_{2}\ll p_{0}$ , näherungsweise bestimmen mit

\gamma \approx {\frac {\Delta p_{1}}{\Delta p_{1}-\Delta p_{2}}}

.

Siehe auch

Rüchardt-Experiment

Weblinks

Mesure de gamma (Clément-Desormes). Animation zum Experiment.
The Clément-Desormes Experiment Physics LibreTexts.

Einzelnachweise

Charles Desormes und Nicolas Clément. In: Journal de physique, de chimie et d'histoire naturelle Nr. 07, 1819, p.331. gallica, aufgerufen am 22. August 2021.
Mário J. de Oliveira: Equipartition of energy, Avogadro law and ratio of specific heats. In: Revista Brasileira de Ensino de Física. Band 41, Nr. 3, 2019, S. e20180307, doi:10.1590/1806-9126-rbef-2018-0307 (researchgate.net).

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[1] Charles Desormes und Nicolas Clément. In: Journal de physique, de chimie et d'histoire naturelle Nr. 07, 1819, p.331. gallica, aufgerufen am 22. August 2021.

[2] Mário J. de Oliveira: Equipartition of energy, Avogadro law and ratio of specific heats. In: Revista Brasileira de Ensino de Física. Band 41, Nr. 3, 2019, S. e20180307, doi:10.1590/1806-9126-rbef-2018-0307 (researchgate.net).