Джоуля - Томсона ефект
зміна температури газу в результаті повільного протікання його під дією постійного перепаду тиску крізь дросель - місцеве перешкода потоку газу (капіляр, вентиль або пористу перегородку, розташовану в трубі на шляху потоку). Перебіг газу крізь дросель (Дроселювання) має відбуватися без теплообміну газу з довкіллям (адіабатично).
Д. - Т. е. був виявлений і досліджений англійським ученими Дж. Джоулем (Див. Джоуль) і У. Томсон му в 1852-62. У дослідах Джоуля і Томсона вимірювалася температура в двох послідовних перетинах безперервного і стаціонарного потоку газу (до дроселя і за ним, рис. 1). Значне тертя газу у дроселі (мелкопористой пробці з вати) робило швидкість газового потоку нікчемно малою, так що при дроселюванні кінетична енергія потоку була дуже мала і практично не змінювалася. Завдяки низькій теплопровідності стінок труби і дроселя теплообмін між газом і зовнішнім середовищем був відсутній. При перепаді тиску на дроселі Δp = p1 - р2. рівному 1 атмосфері (1,01.10 5 н / м 2), виміряна різниця температур ΔT = T2 - T1 для повітря склала - 0,25 ° С (досвід проводився при кімнатній температурі). Для вуглекислого газу і водню в тих же умовах? Т виявилася, відповідно, рівною -1,25 і + 0,02 ° С.
Д. - Т. е. прийнято називати позитивним, якщо газ в процесі дроселювання охолоджується (Т 0).
Згідно молекулярно-кінетичної теорії будови речовини, Д. - Т. е. свідчить про наявність в газі сил міжмолекулярної взаємодії (виявлення цих сил було метою дослідів Джоуля і Томсона). Дійсно, при взаємному тяжінні молекул внутрішня енергія (U) газу включає як кінетичну енергію молекул, так і потенційну енергію їх взаємодії. Розширення газу в умовах енергетичної ізоляції не міняє його внутрішньої енергії, але призводить до зростання потенційної енергії взаємодії молекул (оскільки відстані між ними збільшуються) за рахунок кінетичної. В результаті тепловий рух молекул сповільниться, температура газу, що розширюється буде знижуватися. Насправді процеси, що призводять до Д. - Т. е. складніше, тому що газ не ізольований енергетично від зовнішнього середовища. Він здійснює зовнішню роботу (подальші порції газу, праворуч від дроселя, тіснять попередні), а зліва від дроселя над самим газом здійснюють роботу сили зовнішнього тиску (підтримують стаціонарність потоку). Це враховується при складанні енергетичного балансу в дослідах Джоуля - Томсона. Робота продавлювання через дросель порції газу, що займає до дроселя об'єм V1. дорівнює p1 V1. Ця ж порція газу, займаючи за дроселем об'єм V2. здійснює роботу p2 V2. Виконана над газом результуюча зовнішня робота A = p1 V1 - p2 V2 може бути як позитивна, так і негативна. У адіабатичних умовах вона може піти тільки на зміну внутрішньої енергії газу: A = U2 - U1. Звідси, знаючи рівняння стану газу і вираження для U. можна знайти ΔT.
Величина і знак Д. - Т. е. визначаються співвідношенням між роботою газу і роботою сил зовнішнього тиску, а також властивостями самого газу, зокрема розміром його молекул.
Для ідеального газу, молекули якого розглядаються як матеріальні точки, що не взаємодіють між собою, Д. - Т. е. дорівнює нулю.
Залежно від умов дроселювання один і той же газ може як нагріватися, так і охолоджуватися. Температура, при якій (для даного тиску) різниця ΔT. проходячи через нульове значення, змінює свій знак, називається температурою інверсії Д. - Т. е. Типова крива залежності температури інверсії від тиску показана нарис. 2. Крива інверсії відокремлює сукупність станів газу, при переході між якими він охолоджується, від станів, між якими він нагрівається. Значення верхніх температур інверсії (Ti, max. Рис. 2) для ряду газів приведені в таблиці.
Д. - Т. е. характеризується малими значеннями ΔT при малих перепадах тиску? Р. називають диференціальним. При великих перепадах тиску на дроселі температура газу може змінюватися значно. Наприклад, при дроселюванні від 200 до 1 атмосфери і початковій температурі 17 ° С повітря охолоджується на 35 ° С. Цей інтегральний ефект покладений в основу більшості технічних процесів скраплення газів (Див. Зріджування газів).
Літ .: Ландау Л. Д. Ахиезер А. І. Ліфшиц Е. М. Курс загальної фізики. Механіка і молекулярна фізика, М. 1965; Ландау Л. Д. Ліфшиц, Є. М. Статистична фізика, М. 1964 (Теоретична фізика, т. 5); Зоммерфельд А. Термодинаміка і статистична фізика, пер. з нім. М. 1955; Леонтович М. А. Введення в термодинаміку, 2 видавництва. М. - Л. тисяча дев'ятсот п'ятьдесят-два.
Дивитися що таке "Джоуля - Томсона ефект" в інших словниках:
ДЖОУЛЯ-Томпсон ЕФЕКТ - (Джоуля Келвіна ефект), зниження температури, що має місце при виході газу через невеликий отвір в зону низького тиску. Це відбувається тому, що при виході газ повинен протистояти міжмолекулярним силам. На цьому ефекті заснований принцип ... ... Науково-технічний енциклопедичний словник
ЕФЕКТ ДЖОУЛЯ-Томпсон - ЕФЕКТ ДЖОУЛЯ Томпсон, см. ДЖОУЛЯ Томпсон ЕФЕКТ ... Науково-технічний енциклопедичний словник
СКІН-ЕФЕКТ - (від англ. Skin шкіра, оболонка) (поверхневий ефект), загасання ел. магн. хвиль у міру їх проникнення в глиб провідного середовища, в результаті до якого, напр. перем. ток по перетину провідника або змін. магн. потік по перетину магнітопровода ... ... Фізична енциклопедія
Скін-ефект - (від англ. Skin шкіра, оболонка) поверхневий ефект, загасання електромагнітних хвиль у міру їх проникнення в глиб провідного середовища, в результаті якого, наприклад, змінний струм по перетину провідника або змінний магнітний потік ... ... Велика радянська енциклопедія
TОMCOHA ЕФЕКТ - доп. виділення або поглинання тепла (крім тепла, що виділяється відповідно до закону Джоуля Ленца) при проходженні струму через провідник, в до ром є перепад темп ри. К у тепла пропорційно току і перепаду темп ри. Передбачений У. ... ... Природознавство. енциклопедичний словник
СРСР. Природничі науки - Математика Наукові дослідження в області математики почали проводитися в Росії з 18 ст. коли членами Петербурзької АН стали Л. Ейлер, Д. Бернуллі та інші західноєвропейські вчені. За задумом Петра I академіки іноземці ... ... Велика радянська енциклопедія
Медицина - I Медицина Медицина система наукових знань і практичної діяльності, метою якої є зміцнення та збереження здоров'я, продовження життя людей, попередження і лікування хвороб людини. Для виконання цих завдань М. вивчає будову і ... ... Медична енциклопедія
ФІЗИКА - (від древнегреч. Physis природа). Древні називали фізикою будь-яке дослідження навколишнього світу і явищ природи. Таке розуміння терміна фізика збереглося до кінця 17 ст. Пізніше з'явився ряд спеціальних дисциплін: хімія, що досліджує властивості ... ... Енциклопедія Кольєра
Електротермія - (від електро. І грец. Thérme жар, тепло) прикладна наука про процеси перетворення електричної енергії в теплову; галузь електротехніки, що здійснює проектування, виготовлення і експлуатацію електротермічних установок; ... ... Велика радянська енциклопедія