Опис установки і методу вимірювань

Основа приладу (див.рис.162.1) – великий товстостінний балон 1, сполучений гумовими трубками з диференціальним манометром 2 і насосом 3. Кран К у верхній частині балону сполучає балон з навколишнім повітрям.

В балон 1, наповнений повітрям при атмосферному тиску, нагнітаємо повітря до деякого нового тиску. Тоді маса повітря в балоні, що займала певний об'єм, стиснеться до тиску Р₁ і займатиме певний об'єм V₁.

Одночасно при цьому нагрівається стиснена маса повітря. Припинимо накачування і зачекаємо декілька хвилин, доки температура повітря в балоні зрівняється з кімнатною Т₁ (I стан повітря). Остаточну різницю рівнів, що встановились у манометрі, позначимо h₁, тоді P₁ = H + h₁ .

Потім відкриємо на короткий час кран K з тим, щоб тиск у балоні зрівнявся з атмосферним P₂ = H (при цьому рівні рідини у манометрі зрівнюються). Після цього закриємо кран К. Повітря у балоні швидко розшириться до об'єму V₂ (при цьому, зважаючи на малий час розширення, помітного теплообміну між стінками балона і навколишнім повітрям не буде). Температура повітря в балоні зменшиться до T₂ (II стан повітря).

Далі чекаємо, доки температура повітря в балоні зрівняється з кімнатною температурою Т₁. Об’єм V₂ залишиться незмінним, а тиск при нагріванні повітря збільшиться до P₃ . Різниця рівнів рідини в манометрі нехай буде h₂ і тоді P₃ = H + h₂ (III стан повітря), де H- атмосферний тиск.

Перехід повітря з I стану в II – адіабатичний. Отже за рівнянням Пуассона

p₁V₁^γ = p₂V₂^γ. (162.6)

Температури повітря в станах I та III дорівнюють одна одній, тому за законом Бойля – Маріотта

p₁V₁ = p₃V₂ (162.7)

Розв'язавши (162.6) і (162.7) відносно γ одержимо:

(162.8)

Розклавши lgp₁ і lgp₃ в ряд Тейлора і обмежившись двома першими членами, матимемо:

lgp₁ = lg(H+h₁)= lgH + +...;

lgp₃= lg(H+h₂)= lgH + +....

Підставивши одержані результати в (162.8), остаточно матимемо

(162.9)

Всі розглянуті процеси в балоні віднесено до певної маси повітря, яке залишається під час досліду в балоні.