20.19
Der Joule-Thomson-Effekt zeigt, dass sich ein Gas, das unter hohem Druck gehalten wird, ausdehnt und ein größeres Volumen einnimmt, wenn es in einem adiabatischen System gezwungen wird, durch einen porösen Pfropfen in einen Niederdruckbereich zu gelangen, wodurch sich seine Temperatur und damit seine innere Energie ändert.
Bei diesem adiabatischen Prozess muss die Änderung der inneren Energie des Gases gleich der Arbeit sein, die am Gas geleistet wird, abzüglich der Arbeit, die das Gas leistet. Die Neuanordnung der Terme zeigt, dass die Enthalpie erhalten bleibt.
Die Änderung der Temperatur mit dem Druck bei konstanter Enthalpie ist definiert als der Joule-Thomson-Koeffizient. Unter Verwendung des Reziprozitätssatzes und der Substitution der Wärmekapazitätsrelation wird der Joule-Thomson-Koeffizient als partielle Ableitung der Enthalpie mit dem Druck ausgedrückt.
Wenn man die partielle Ableitung in Form der Entropie ausdrückt und die Maxwell-Beziehung verwendet, erhält man den Joule-Thomson-Koeffizienten als Funktion der Temperatur.
Ein positiver Koeffizient zeigt die Abkühlung an, während ein negativer Wert die Erwärmung des Gases während der Expansion anzeigt.
Für ein ideales Gas ist der Joule-Thomson-Koeffizient Null, da seine Temperatur beim Übergang in den Tiefdruckbereich gleich bleibt.
Der Joule-Thomson-Effekt, auch als Joule-Kelvin-Effekt bekannt, beschreibt die Temperaturänderung eines Fluids, wenn es durch ein Ventil oder ein porö…
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