Eksperymenty Joule'a i Joule'a–Thomsona

Rozważmy układ adiabatyczny, w którym komora A jest wypełniona gazem o stałej temperaturze, ciśnieniu i objętości, podczas gdy komora B jest pusta.

Gdy gaz jest wymuszony przez sztywną porowatą barierę z obszaru wysokiego ciśnienia w A do obszaru niskiego ciśnienia w B, gaz rozszerza się, zmieniając swoją objętość i temperaturę, a w rezultacie energię wewnętrzną.

Ponieważ nie przenosi się ciepła, wewnętrzna zmiana energii równa się różnicy między pracą wykonaną na gazie i przez gaz.

Przeorganizowanie wyrazów i zastąpienie sumy U + pV entalpią pokazuje, że ten proces jest izentalpiczny.

To, czy gaz ochłodzi się lub ogrzewa podczas tej ekspansji, zależy od współczynnika Joule'a–Thomsona, ��. Definiuje się ją jako szybkość, z jaką temperatura zmienia się wraz z ciśnieniem przy stałej entalpii.

Można ją również zapisać jako wartość ujemną zmiany entalpii przy ciśnieniu stałym w temperaturze, podzieloną przez pojemność cieplną przy stałym ciśnieniu.

Dla gazów doskonałych μ równa się zero, więc rozszerzanie się nie powoduje zmiany temperatury. Ale dla rzeczywistych gazów & #55349;� może być dodatnie lub ujemne, co sugeruje chłodzenie lub ogrzewanie podczas rozszerzania.