焦耳-汤姆孙效应

✍ dations ◷ 2025-08-26 15:34:57 #热力学,物理现象

焦耳-汤姆孙效应是指气体会因在等焓的环境下膨胀,而使温度上升或下降。这个过程称为焦耳-汤姆孙过程

这以詹姆斯·焦耳和开尔文男爵命名。

各种气体定律说明了温度、压力和体积。当体积不可逆回地上升,这些定律不能清楚说明压力和温度的改变。而在可逆绝热过程中,气体膨涨做了正功,因此温度下降。

可是,真实气体(相对理想气体而言)在等焓环境下自由膨胀,温度会上升或下降(是哪方看初始温度而定)。对于给定压力,真实气体有一个焦耳-汤姆孙反转温度,高于温度时气体温度会上升,低于时气体温度下降,刚好在这温度时气体温度不变。许多气体的在1大气压力下的反转温度高于室温。

在焦耳-汤姆孙过程,温度随压力的改变称为焦耳-汤姆孙系数:

对于不同气体,在不同压力和温度下, μ J T {\displaystyle \mu _{JT}} = 1,因此在焦耳-汤姆逊膨胀下这种理想气体的温度变化为零。对于这样一种理想的气体,这个理论结果意味着:

这个规则最初是由焦耳实验发现的,它被称为焦耳第二定律。当然,更精确的实验发现了重要的偏差。

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