ジュール・トムソン効果

ジュール・トムソン効果は、断熱系において、高圧に保たれたガスが多孔質プラグを通過して低圧領域に入ると、膨張してより大きな体積を占め、温度を変化させ、その結果、内部エネルギーが変化することを示しています。

この断熱プロセスでは、ガスの内部エネルギーの変化は、ガスに対して行われる仕事からガスによって行われる仕事を差し引いたものと等しくなければなりません。項を並べ替えると、エンタルピーが保存されていることがわかります。

一定のエンタルピーでの圧力による温度の変化は、ジュール・トムソン係数として定義されます。相反定理を使用し、熱容量の関係を代入すると、ジュール・トムソン係数は、圧力によるエンタルピーの偏微分で表されます。

偏微分をエントロピーで表し、マクスウェルの関係を使用すると、ジュール・トムソン係数は温度の関数として得られます。

正の係数値は冷却を示し、負の値は膨張中のガスの加熱を示します。

理想気体の場合、ジュール・トムソン係数は、低圧領域に通過しても温度が同じままであるため、ゼロです。