描述

焦耳-汤姆生系数

原理

应用

焦耳-汤姆生效应是指是指气体会因在等焓的环境下自由膨涨，而使到温度上升或下降。这个过程称为焦耳-汤姆生过程这以詹姆斯·焦耳和开尔文男爵命名。

描述

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）在等熵环境下自由膨涨，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-汤姆生反转温度，高于时气体温度会上升，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。

焦耳-汤姆生系数

在焦耳-汤姆生过程，温度随压力的改变称为焦耳-汤姆生系数：

<math>\\mu_{JT} = \\left( {\\partial T \\over \\partial P} \\right)_H</math>对于不同气体、不同压力和温度下，<math>\\mu_{JT}</math>的值不同。对于所有真实气体，都存在反转点－－在这个温度和压力下，其温度随膨涨而不变。反转点的温度称为反转温度，此时<math>\\mu_{JT} = 0</math>。在气体膨涨时，压力必然下降，故<math>\\partial P < 0</math>。

若气体温度　<math>\\mu_{JT}</math>是　因为<math>\\partial P</math>是　因此<math>\\partial T</math>必是　气体

低反转温度　+　-　-　冷却

高于反转温度　-　-　+　变暖

原理

温度下降：当气体膨胀，分子之间的平均距离上升。因为分子间吸引力，气体的位能上升。因为这是等熵过程，系统的总能量守恒，所以位能上升必然会令动能下降，故此温度下降。

温度上升：当分子碰撞，位能暂时转成动能。由于分子之间的平均距离上升，每段时间的平均碰撞次数上升，位能下降，因此动能上升，温度上升。

低于反转温度时，前者的影响较为明显，高于反转温度时，后者影响较明显。

应用

卡尔·冯·林德以此制冷。