Efecto Joule-Thomson

El efecto Joule-Thomson demuestra que en un sistema adiabático, si un gas mantenido a alta presión se ve obligado a pasar a través de un tapón poroso a una región de baja presión, se expande y ocupa un volumen mayor, cambiando su temperatura y, como resultado, su energía interna.

En este proceso adiabático, el cambio en la energía interna del gas debe ser igual al trabajo realizado sobre el gas menos el trabajo realizado por el gas. La reorganización de los términos muestra que la entalpía se conserva.

El cambio de temperatura con la presión a entalpía constante se define como el coeficiente de Joule-Thomson. Utilizando el teorema de reciprocidad y sustituyendo la relación de capacidad calorífica, el coeficiente de Joule-Thomson se expresa en términos de la derivada parcial de la entalpía con la presión.

Expresando la derivada parcial en términos de entropía y usando la relación de Maxwell se obtiene el coeficiente de Joule-Thomson en función de la temperatura.

Un valor de coeficiente positivo indica enfriamiento, mientras que un valor negativo indica calentamiento del gas durante la expansión.

Para un gas ideal, el coeficiente de Joule-Thomson es cero, ya que su temperatura permanece igual al pasar a la región de baja presión.