Il Joule–L’esperimento di Thomson

Consideriamo un sistema adiabatico, in cui la camera A è riempita con un gas a temperatura, pressione e volume fissi, mentre la camera B è vuota.

Quando il gas viene spinto attraverso una barriera rigida porosa dalla regione ad alta pressione in A alla regione a bassa pressione in B, il gas si espande, cambiando volume e temperatura e, di conseguenza, energia interna.

Poiché non viene trasferito calore, il cambiamento energetico interno è uguale alla differenza tra il lavoro svolto sul gas e quello effettuato.

Riorganizzando i termini e sostituendo la somma U + pV con entalpia, questo processo risulta isentalpico.

Se il gas si raffreddi o si riscaldi durante questa espansione dipende dal coefficiente di Joule–Thomson, ��. È definito come la velocità con cui la temperatura cambia con la pressione a entalpia costante.

Può anche essere scritto come il negativo della variazione dell'entalpia con pressione a temperatura costante, diviso per la capacità termica a pressione costante.

Per i gas ideali, μ uguale a zero, quindi l'espansione non causa variazioni di temperatura. Ma per i gas reali, �� può essere positivo o negativo, implicando raffreddamento o riscaldamento durante l'espansione.