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.

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.

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.