汤姆逊效应（改变世界的科技）

焦耳-汤姆孙效应是在1852年，由英国物理学家J.P.焦耳和W.汤姆孙为了进一步研百思特网究气体的内能，对焦耳气体自由膨百思特网胀实验作了改进，而提出的理论。

焦耳-汤姆孙效应是指是指气体会因在等焓的环境下自由膨涨，而使到温度上升或下降。

各种气体定律说明了温度、压力和体积。当体积不可逆回地上升，这些定律不能清楚说明压力和温度的改变。而在可逆绝热过程中，气体膨涨做了正功，因此温度下降。

可是，真实气体（相对理想气体而言）在等熵环境下自由膨涨，温度会上升或下降（是哪方看初始温度而定）。对于给定压力，真实气体有一个焦耳-汤姆孙反转温度，高于时气体温度会上升，低于时气体温度下降，刚好在这温度时气体温度不变。许多气体的在1大气压力下的反转温度高于室温。而此效应就说明了这个问题：

温度下降：当气体膨胀，分子之间的平均距离上升。因为分子间吸引力，气体的位能上升。因为这是等熵过程，系统的总能量守恒，所以位能上升必然会令动能下降，故此温度下降。

温度上升：当分子碰撞，位能暂时转成动能。由于分子之间的平均距离上升，每段时间的平均碰撞次数上升，位能下降，因此动能上升，温度上升。

低于反转温度时，前者的影响较为明显，高于反转温度时，后者影响较明显。

实验装置类似如图1所示。C1、C2为两个可移动的绝热活塞。多孔塞一边维持一定的较高的压强p1，另一边维持在较低压强p2。缓慢地推动C1,气体从p1一边经多孔塞流向p2一边,同时亦缓慢地使C2向右移动,但保持p1,p2不变。这种过程叫节流过程。由于这过程是在绝热系统中进行，所作的净功应等于系统内能的改变。 于是在过程的前后有：U1+p1V1=U2+p2V2=恒量,即过程前后焓H相等。在这过程中，系统温度随压强改百思特网变的现象称为焦耳－汤姆孙效应，并把气体温度T随压强p的变化率定义为焦耳－汤姆孙系数。

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<0则为致热效应或负焦耳-汤姆孙效应。=0的点称转变点,这时节流后温度无变化，称零焦耳-汤姆孙效应。理想气体所反映的始终是零焦耳-汤姆孙效应。对真实气体,若保持p1、T1不变,改变p2而得到一系列相应不同的T2，这样在T-p图上所得的曲线称等焓线。在不同的T1温度下重复这种测量可得一系列的等焓线，连接各条等焓线上的转变点所得到的轨迹称转换曲线。在转换曲线右边的区域是致热区，区内呈现出负焦耳-汤姆孙效应；左边是致冷区，区内呈现正焦耳－汤姆孙效应。所以，若节流过程发生在致冷区时，气体经节流后温度降低；发生在致热区时则温度升高。在致冷区内多次应用焦耳－汤姆孙效应，可使气体液化。在室温下若气体(如氢气)发生负焦耳－汤姆孙效应，则可先行预冷(例如对氢用液态空气预冷)使其温度降到致冷区，然后用上面方法使其液化。现在这种使气体液化的方法已被广泛采用。

焦耳-汤姆孙效应应用广泛，对于动力设备的意义亦是巨大。基于此项原理改进的许多动力装置，依然在工业生产中发挥极为重大的作用。

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