Теоретичні відомості та опис приладу
Стан газу можна охарактеризувати трьома величинами - параметрами стану: тиском p, об`ємом V і температурою Т. Рівняння, що пов`язує ці величини, називається рівнянням стану. Рівнянням стану ідеального газу є рівняння Менделєєва-Клапейрона, яке для одного моля газу має вигляд:
(1)
де R- універсальна газова стала 
.
Величина теплоємності газів залежить від умов нагрівання. З`ясуємо цю залежність, використовуючи рівняння стану (1) і перший закон термодинаміки, який можна сформулювати таким чином: кількість теплоти dQ, переданої системі, витрачається на збільшення її внутрішньої енергії dU і на роботу dA, виконану системою проти зовнішніх сил:
(2)
За визначенням теплоємності:
(3)
Із рівняння (3) видно, що теплоємність може мати різні значення в залежності від способів нагрівання газу, так як одному і тому ж значенню dТ можуть відповідати різні значення dU і dA. Елементарна робота dA дорівнює:
Розглянемо основні процеси, які відбуваються в ідеальному газі при зміні температури, коли маса газу є незмінною і дорівнює одному молю. Кількість теплоти, необхідна для нагрівання одного моля газу на 
С, визначається молярною теплоємністю.
Ізохорний процес. Процес називається ізохорним, якщо об`єм тіла при зміні температури залишається постійним, тобто V=сonst. Для цього випадку: dV=0. Тому і dA=0, тобто при цьому процесі вся підведена до газу теплота йде на збільшення її внутрішньої енергії. Тоді з рівняння (3) слідує, що молярна теплоємність газу при постійному об`ємі дорівнює:
(4)
Ізобарний процес. Процес, що протікає при постійному тиску (p = сonst), називається ізобарним. Для цього випадку формула (3) матиме вигляд:
(5)
Із рівняння газового стану (1) одержуємо:
(6)
Але p = сonst I dp = 0. Тому 
. Підставляючи цей вираз в рівняння (5) і замінюючи dU через 
, одержуємо:
. (7)
Ізотермічний процес. Ізотермічним процесом називається процес, що протікає при постійній температурі ( T=сonst ). В цьому випадку dT= 0 I dQ = dA, тобто внутрішня енергія газу залишається постійною і вся підведена теплота витрачається на роботу. Робота при ізотермічному процесі визначається за формулою:
Адіабатичний процес. Процес, що протікає без теплообміну з навколишнім середовищем, називається адіабатичним. Першій закон термодинаміки буде мати вигляд (dQ = 0, 
):
Тобто при адіабатичному процесі робота розширення і стиснення робота виконується газом тільки за рахунок зміни запасу внутрішньої енергії.
Виведемо рівняння адіабатичного процесу (рівняння Пуассона):
,
але 
і 
,
тоді 
.(8)
Розділивши рівняння (6) на (8) і враховуючи (7), одержуємо:
або 
де 
Інтегруючи і потенціюючи, одержуємо рівняння Пуассона:
(9) 
Визначення 
для повітря.Величину можна визначити за допомогою приладу Клемана - Дезорма, який складається із великого скляного товстостінного балона А, з’єднаного гумовими трубками з диференціальним манометром В і через кран К2з насосом . Кран К1 з’єднує балон з навколишнім повітрям.
В балон А, наповнений повітрям при атмосферному тиску p0 = H, нагнітають повітря при закритому крані К1. При нагнітанні повітря в балоні нагрівається. Припинивши накачування, чекають декілька хвилин, поки температура повітря в балоні зрівняється з кімнатною Т1. Це буде перший стан повітря з параметрами Т1, V1 і p1 = Ні + h 1, де h1 – надлишок тиску повітря в балоні над атмосферним тиском Н. h1 визначають як різницю рівнів води в манометрі.
Відкривають на короткий час кран К1, щоб тиск в балоні зрівнявся з атмосферним p2 = H (при цьому рівні води в манометрі зрівняються). Зважаючи на малий час розширення і нехтуючи теплообміном між балоном і навколишнім повітрям, вважатимемо процес розширення газу адіабатичним – із першого стану з параметрами p1, V1, Т1 до другого стану з параметрами p2, V2, Т2 (Т2<Т1 ). Закривши кран К1, чекають поки температура повітря в балоні зрівняється з кімнатною. При цьому тиск повітря збільшиться і буде рівним p3 = H + h2. h2 визначають як різницю рівнів води в манометрі після того, як наступить температурна рівновага між балоном і навколишнім повітрям. При такому процесі повітря в балоні із стану з параметрами p2, V2, Т2переходить в третій стан із параметрами V2, T 1, p3 = H + h2.
Перехід повітря з 1-го стану в 2-й є адіабатичним і описується рівнянням Пуасона:
(10)
Зв’язок параметрів повітря 1-го і 3-го станів описується законом Бойля-Маріотта:
(11)
Розв`язуючи рівняння (10) і (11) відносно g, одержуємо:
(12)
Розклавши lgp1 I lg p3 в ряд Тейлора і обмежившись двома першими членами, матимемо:
Підставивши ці результати в формулу (12), остаточно матимемо:
(13)
Всі розглянуті процеси в балоні віднесено до сталої маси повітря, яке було в балоні до початку дослідів.