Эффект Джоуля-Томсона

Исследования Джоуля и Томсона позволили не только экспериментально подтвердить зависимость внутренней энергии реального газа от его объема. Было открыто важное физическое явление, получившее название эффекта Джоуля-Томсона.

В опыте использовалась теплоизолированная трубка, разделенная пористой перегородкой, по обе стороны от которой находился газ (рис.19). Газ под действием разности давлений медленно протекал через перегородку, при помощи поршней П₁, П₂. До перегородки и после нее газ находился в термодинамически равновесных состояниях. Давление p₁, p₂ по разные стороны перегородки поддерживалось постоянным.

Стационарное течение газа через пробку называется процессом Джоуля-Томсона, а изменение температуры газа при таком течении – эффектом Джоуля-Томсона.

Процесс Джоуля-Томсона необратимый, он происходит при постоянной энтальпии:

.

При достаточно низкой температуре газ при расширении охлаждается, - отрицательный эффект Джоуля-Томсона; при достаточно высокой температуре газ при расширении нагревается, - положительный эффект Джоуля-Томсона. Температура, при которой , т.е. происходит изменение знака эффекта Джоуля-Томсона, называется температурой инверсии.

Эффект Джоуля-Томсона имеет очень важное практическое значение: наряду с адиабатическим расширением этот эффект используется для получения низких температур.