Efeito Joule-Thomson

O efeito Joule-Thomson demonstra que, em um sistema adiabático, se um gás mantido em alta pressão é forçado a passar por um tampão poroso para uma região de baixa pressão, ele se expande e ocupa um volume maior, alterando sua temperatura e, como resultado, sua energia interna.

Nesse processo adiabático, a mudança na energia interna do gás deve ser igual ao trabalho realizado no gás menos o trabalho realizado pelo gás. Reorganizar os termos mostra que a entalpia é conservada.

A mudança de temperatura com pressão em entalpia constante é definida como o coeficiente de Joule-Thomson. Usando o teorema da reciprocidade e substituindo a relação de capacidade térmica, o coeficiente de Joule-Thomson é expresso em termos da derivada parcial da entalpia com pressão.

Expressando a derivada parcial em termos de entropia e usando a relação de Maxwell, obtém-se o coeficiente de Joule-Thomson em função da temperatura.

Um valor de coeficiente positivo indica resfriamento, enquanto um valor negativo indica aquecimento do gás durante a expansão.

Para um gás ideal, o coeficiente de Joule-Thomson é zero, pois sua temperatura permanece a mesma ao passar para a região de baixa pressão.