2.11节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
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2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
1. 焦耳—汤姆逊 (Joule-Thomson实验) 实验原理图如右图： 节流膨胀： 绝热条件下，气体始末态 压力分别保持恒定的条 件下的膨胀过程，称为 节流膨胀过程 。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应 节流过程是在绝热筒中进行的，Q=0 ，所以：
U2 U1 U W
答：不能。因为，冰箱门打开，箱内与室内空气流通，使高 低两个热源温度相等。致冷机工作，致冷机消耗的电功以 及冰箱内冷却器 (低温热源)吸的热都以热的形式放到室 内 (高温热源)，当冰箱门打开时，室内空气又流入箱内， 使室内气温升高。这样，总的效果是致冷机消耗电能转化 为室内空气的内能，反使室内温度升高。因而使室内温度 非但不降低反而升高。
显然，在点3左侧，
J-T 0
在点3右侧， J-T 0 在点3处，
J-T 0 。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应 思考题：
1. 将置于室内的一电冰箱的箱门打开，使其致冷机运转，能 否降低全室温度？设该机在 0℃ 与室温(25℃)作理想可 逆循环每小时能冻出 1Kg 的冰，如房间的总热容为 150KJ· K-1，估算电冰箱工作 10 小时后室内温度的变化？
开始，环境将一定量气体压缩时所作功（即以 气体为体系得到的功）为：
W1 p1V pV1 1
(V =0 V1 V1)
气体通过小孔膨胀，对环境作功为：
W2 p2V p2V2
(V =V2 0 V2 )
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应 在压缩和膨胀时体系净功的变化应该是两个功 的代数和。
W W1 W2 p1V1 p2V2
即 移项
U2 U1 p1V1 p2V2 U2 p2V2 U1 p1V1
H2 H1
节流过程是个恒焓过程。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
J-T
T ( )H p
J-T 称为焦-汤系数（JouleThomson coefficient),它表示经节流 过程后，气体温度随压力的变化率。
实验2，左方气体仍为 p1T1 ，调节多孔塞或小孔大小， 使终态的压力、温度为 p3T3 ，这就是T-p图上的点3。
如此重复，得到若干个点，将点连wenku.baidu.com就是等焓线。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
在线上任意一点的
T 切线 ( ) H，就是该温 p
度压力下的J-T 值。
J-T是体系的强度性质。因为节流过程的dp 0 ,
所以当：
J-T >0 J-T <0 J-T =0
经节流膨胀后，气体温度降低。 经节流膨胀后，气体温度升高。 经节流膨胀后，气体温度不变。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
在常温下，一般气体的 J-T 均为正值。例如，空 气的 J-T 0.4 K /101.325 kPa ，即压力下降 101.325 kPa ， 气体温度下降 0.4 K 。
但 H 和 He 等气体在常温下， J-T 0，经节流过程， 2 温度反而升高。若降低温度，可使它们的 J-T 0 。 当 J-T 0 时的温度称为转化温度，这时气体经焦 -汤实验，温度不变。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应 为了求 J-T 的值，必须 作出等焓线，这要作若干个 节流过程实验。 实验1，左方气体为 p1T1 ，经 节流过程后终态为 p2T2 ，在 T-p图上标出1、2两点。
1. 焦耳—汤姆逊 (Joule-Thomson实验) 实验原理图如右图： 节流膨胀： 绝热条件下，气体始末态 压力分别保持恒定的条 件下的膨胀过程，称为 节流膨胀过程 。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应 节流过程是在绝热筒中进行的，Q=0 ，所以：
U2 U1 U W
答：不能。因为，冰箱门打开，箱内与室内空气流通，使高 低两个热源温度相等。致冷机工作，致冷机消耗的电功以 及冰箱内冷却器 (低温热源)吸的热都以热的形式放到室 内 (高温热源)，当冰箱门打开时，室内空气又流入箱内， 使室内气温升高。这样，总的效果是致冷机消耗电能转化 为室内空气的内能，反使室内温度升高。因而使室内温度 非但不降低反而升高。
显然，在点3左侧，
J-T 0
在点3右侧， J-T 0 在点3处，
J-T 0 。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应 思考题：
1. 将置于室内的一电冰箱的箱门打开，使其致冷机运转，能 否降低全室温度？设该机在 0℃ 与室温(25℃)作理想可 逆循环每小时能冻出 1Kg 的冰，如房间的总热容为 150KJ· K-1，估算电冰箱工作 10 小时后室内温度的变化？
开始，环境将一定量气体压缩时所作功（即以 气体为体系得到的功）为：
W1 p1V pV1 1
(V =0 V1 V1)
气体通过小孔膨胀，对环境作功为：
W2 p2V p2V2
(V =V2 0 V2 )
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应 在压缩和膨胀时体系净功的变化应该是两个功 的代数和。
W W1 W2 p1V1 p2V2
即 移项
U2 U1 p1V1 p2V2 U2 p2V2 U1 p1V1
H2 H1
节流过程是个恒焓过程。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
J-T
T ( )H p
J-T 称为焦-汤系数（JouleThomson coefficient),它表示经节流 过程后，气体温度随压力的变化率。
实验2，左方气体仍为 p1T1 ，调节多孔塞或小孔大小， 使终态的压力、温度为 p3T3 ，这就是T-p图上的点3。
如此重复，得到若干个点，将点连wenku.baidu.com就是等焓线。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
在线上任意一点的
T 切线 ( ) H，就是该温 p
度压力下的J-T 值。
J-T是体系的强度性质。因为节流过程的dp 0 ,
所以当：
J-T >0 J-T <0 J-T =0
经节流膨胀后，气体温度降低。 经节流膨胀后，气体温度升高。 经节流膨胀后，气体温度不变。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应
在常温下，一般气体的 J-T 均为正值。例如，空 气的 J-T 0.4 K /101.325 kPa ，即压力下降 101.325 kPa ， 气体温度下降 0.4 K 。
但 H 和 He 等气体在常温下， J-T 0，经节流过程， 2 温度反而升高。若降低温度，可使它们的 J-T 0 。 当 J-T 0 时的温度称为转化温度，这时气体经焦 -汤实验，温度不变。
2.11 节流膨胀与焦耳—汤姆逊效应 为了求 J-T 的值，必须 作出等焓线，这要作若干个 节流过程实验。 实验1，左方气体为 p1T1 ，经 节流过程后终态为 p2T2 ，在 T-p图上标出1、2两点。