焦耳-湯姆孫效應[焦耳-湯姆孫效應]

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焦耳-湯姆孫效應(Joule-Thomson effect),指氣體通過多孔塞膨脹後所引起的溫度變化現象。1852年,英國物理學家J.P.焦耳和W.湯姆孫(即開爾文)為了進一步研究氣體的內能,對焦耳氣體自由膨脹實驗作了改進。

原理

焦耳-湯姆孫效應是氣體在節流過程中溫度隨壓強而變化的現象。氣體通過多孔塞或節流閥膨脹的過程稱為絕熱節流膨脹。絕熱節流過程是不可逆過程。由於過程在絕熱系統中進行,外界做的功等於系統內能的改變,即U-U=pV-pV,式中U為氣體的內能,p為壓強,V是氣體的體積,於是得出U+pV=U+pV=恆量,U+p=H是氣體的另一狀態函式稱為焓,前式表示節流前後氣體的焓(H)不變。

實驗發現,氣體在節流前後溫度一般要發生變化,同一種氣體在不同條件下(不同溫度與壓強範圍),節流後溫度可以升高,可以降低,也可能不變。

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為了研究節流後氣體溫度隨壓強變化的情況,通常用焦耳-湯姆孫係數μ= (ΔT/Δp)H=(əT/əP)H來描述,因為節流前後焓(H)不變,以(əT/əp)H表示等焓過程中溫度隨壓強的變化率。氣體節流後壓強減小,Δp0,則μ

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