汤姆森效应(改变世界的技术)

焦耳-汤姆逊效应是英国物理学家焦耳和汤木孙于1852年提出的理论，它改进了焦耳气体的自由膨胀实验，以进一步研究气体的内能。

焦耳-汤姆逊效应是指气体在等焓环境下，由于自由膨胀，温度会上升或下降。

各种气体定律解释了温度、压力和体积。当体积不可逆地上升时，这些定律不能清楚地解释压力和温度的变化。在可逆绝热过程中，气体膨胀做正功，所以温度下降。

然而，真实气体(相对于理想气体)在等熵环境中自由膨胀，温度会上升或下降(取决于初始温度)。对于给定的压力，真实气体具有焦耳-唐木孙反转温度，高于该温度时，气体温度将上升，低于该温度时，气体温度将下降，只是在该温度下气体温度不会改变。许多气体在1个大气压下的逆温高于室温。这个效果说明了这个问题:

温度下降:当气体膨胀时，分子之间的平均距离增加。由于分子间的吸引力，气体的势能会上升。因为这是一个等熵过程，系统的总能量是守恒的，所以势能的上升必然导致动能的下降，所以温度会下降。

温升:分子碰撞时，势能暂时转化为动能。随着分子间平均距离的增加，每段时间的平均碰撞次数增加，势能降低，所以动能增加，温度升高。

当温度低于逆温时，前者的影响更明显；当温度高于逆温时，后者的影响更加明显。

实验装置类似于图1所示的装置。C1和C2是两个可移动的绝热活塞。多孔塞在一侧保持一定的较高压力p1，在另一侧保持较低压力p2。慢慢推动C1，气体通过多孔塞从p1侧流向p2侧，慢慢向右移动C2，但保持P1和P2不变。这个过程叫做节流过程。因为这个过程是在绝热系统中进行的，所以所做的净功应该等于系统内能的变化。因此，经过前面过程，有:U1+p1V1=U2+p2V2=常数，即过程前后的焓h相等。在这一过程中，系统温度随压力变化的现象称为焦耳-汤姆逊效应，气体温度t随压力p的变化率定义为焦耳-汤木孙系数。

气体从较高压强向较低压强膨胀时变冷，即>0时的效应称致冷效应或正焦耳－汤姆孙效应；若