Efekt Joule’a-Thomsona

Efekt Joule'a-Thomsona pokazuje, że w układzie adiabatycznym, jeśli gaz utrzymywany pod wysokim ciśnieniem jest zmuszony do przejścia przez porowaty korek do obszaru niskiego ciśnienia, rozszerza się i zajmuje większą objętość, zmieniając swoją temperaturę, a w rezultacie energię wewnętrzną.

W tym procesie adiabatycznym zmiana energii wewnętrznej gazu musi być równa pracy wykonanej na gazie pomniejszonej o pracę wykonaną przez gaz. Przestawianie terminów pokazuje, że entalpia jest zachowana.

Zmiana temperatury pod wpływem ciśnienia przy stałej entalpii jest definiowana jako współczynnik Joule'a-Thomsona. Korzystając z twierdzenia o wzajemności i podstawiając zależność pojemności cieplnej, współczynnik Joule'a-Thomsona jest wyrażony jako pochodna cząstkowa entalpii z ciśnieniem.

Wyrażenie pochodnej cząstkowej w kategoriach entropii i użycie relacji Maxwella daje współczynnik Joule'a-Thomsona w funkcji temperatury.

Dodatnia wartość współczynnika wskazuje na chłodzenie, natomiast wartość ujemna wskazuje na nagrzewanie się gazu podczas rozprężania.

Dla gazu doskonałego współczynnik Joule'a-Thomsona wynosi zero, ponieważ jego temperatura pozostaje taka sama po przejściu do obszaru niskiego ciśnienia.