20.19
焦耳-汤姆逊效应表明,在绝热系统中,如果将处于高压下的气体强制通过多孔塞进入低压区域,气体会膨胀并占据更大的体积,从而改变其温度,进而改变其内能。
在此绝热过程中,气体内部能量的变化必须等于对气体所做的功减去气体对外所做的功。重新整理各项可表明焓是守恒的。
在恒定焓条件下,温度随压力的变化定义为焦耳-汤姆逊系数。利用互易定理并代入热容关系式,焦耳-汤姆逊系数可表示为焓对压力的偏导数。
将偏导数用熵表示并利用麦克斯韦关系,可得到焦耳-汤姆孙系数作为温度函数的表达式。
正值的系数表示气体在膨胀过程中冷却,而负值则表示气体在膨胀过程中被加热。
对于理想气体,焦耳-汤姆孙系数为零,因为其温度在进入低压区域时保持不变。
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