Effet Joule-Thomson

L'effet Joule-Thomson démontre que dans un système adiabatique, si un gaz maintenu à haute pression est forcé de passer à travers un bouchon poreux dans une région de basse pression, il se dilate et occupe un plus grand volume, modifiant sa température et, par conséquent, son énergie interne.

Dans ce processus adiabatique, la variation de l’énergie interne du gaz doit être égale au travail effectué sur le gaz moins le travail effectué par le gaz. La réorganisation des termes montre que l’enthalpie est conservée.

La variation de température avec la pression à enthalpie constante est définie par le coefficient de Joule-Thomson. En utilisant le théorème de réciprocité et la relation de capacité thermique de substitution, le coefficient de Joule-Thomson est exprimé en fonction de la dérivée partielle de l’enthalpie avec pression.

En exprimant la dérivée partielle en termes d'entropie et en utilisant la relation de Maxwell, on obtient le coefficient de Joule-Thomson en fonction de la température.

Une valeur de coefficient positive indique un refroidissement, tandis qu’une valeur négative indique un chauffage du gaz pendant la détente.

Pour un gaz parfait, le coefficient de Joule-Thomson est nul car sa température reste la même lors du passage dans la région de basse pression.