Efectul Joule-Thompson

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare

Efectul Joule-Thompson constă în variația temperaturii unui gaz real la scăderea adiabatică a presiunii prin traversarea unui orificiu îngust sau a unui perete poros.

Când coeficientul de dilatație al gazului real e mai mare decât al gazelor perfecte, are loc scăderea temperaturii gazului; în caz contrar se produce o creștere a temperaturii gazului.

Explicația constă în faptul că, dacă în cazul gazului ideal energia internă depinde numai de temperatura acestuia, la gazul real se ține seama și de forțele de interacție dintre molecule, astfel încât energia internă a gazului real este formată din suma energiilor cinetice ale particulelor și a energiilor potențiale de interacție.

Acest efect este utilizat în tehnică pentru obținerea temperaturilor foarte joase și pentru lichefierea gazelor prin procedeul Linde.

Formule de calcul[modificare | modificare sursă]

Joule thomson effect.png

Pentru punerea în evidență a acestui efect se utilizează un tub de sticlă izolat adiabatic și prevăzut în interior cu un dop poros ce permite ieșirea gazului. Curgerea gazului se realizează aplicând presiuni diferite la extremitățile tubului:  p_1 > p_2. Dacă o anumită cantitate de gaz ocupă volumul  V_1 înainte de traversarea dopului, după traversare va ocupa volumul V_2 > V_1, adică gazul se va destinde. Lucrul mecanic primit de gazul respectiv este:

 L= - \int_{V_1}^{0} p_1 d \! \mathit V - \int_{0}^{V_2} p_2 d \! \mathit V.

Datorită învelișului adiabatic, gazul nu schimbă căldură cu exteriorul, deci variația energiei interne a acestuia este egală cu lucrul mecanic primit de gaz:

 U_2 - U_1 = p_1 V_1 - p_2 V_2 \; \Rightarrow \; U_1 + p_1 V_1 = U_2 + p_2 V_2 \; \Leftrightarrow \; H_1 = H_2,

adică în decursul procesului Joule=Thompson entalpia gazului nu variază.