20.19
줄-톰슨 효과(Joule-Thomson effect)는 단열 시스템에서 고압으로 유지된 가스가 다공성 플러그를 통해 저압 영역으로 들어가도록 강제되면 팽창하고 더 큰 부피를 차지하여 온도와 결과적으로 내부 에너지가 변한다는 것을 보여줍니다.
이 단열 과정에서 기체 내부 에너지의 변화는 기체에 대해 수행된 작업에서 기체가 수행한 작업을 뺀 값과 같아야 합니다. 항을 재정렬하면 엔탈피가 보존된다는 것을 알 수 있습니다.
일정한 엔탈피에서 압력에 따른 온도 변화는 줄-톰슨 계수로 정의됩니다. 상호성 정리(reciprocity theorem)와 대입 열용량 관계를 사용하여 줄-톰슨(Joule-Thomson) 계수는 압력에 따른 엔탈피의 편도함수로 표현됩니다.
편도함수를 엔트로피로 표현하고 Maxwell의 관계를 사용하면 줄-톰슨 계수가 온도의 함수로 제공됩니다.
양수 계수 값은 냉각을 나타내고 음수 값은 팽창 중 가스 가열을 나타냅니다.
이상 기체의 경우 줄-톰슨 계수는 저압 영역으로 통과할 때 온도가 동일하게 유지되기 때문에 0입니다.
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