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描述

各種氣體定律說明了溫度、壓力和體積。當(dāng)體積不可逆回地上升，這些定律不能清楚說明壓力和溫度的改變。而在可逆絕熱過程中，氣體膨漲做了正功，因此溫度下降。

可是，真實氣體（相對理想氣體而言）在等焓環(huán)境下自由膨漲，溫度會上升或下降（是哪方看初始溫度而定）。對于給定壓力，真實氣體有一個焦耳-湯姆孫反轉(zhuǎn)溫度，高于溫度時氣體溫度會上升，低于時氣體溫度下降，剛好在這溫度時氣體溫度不變。許多氣體的在1大氣壓力下的反轉(zhuǎn)溫度高于室溫。

焦耳-湯姆孫系數(shù)

在焦耳-湯姆孫過程，溫度隨壓力的改變稱為焦耳-湯姆孫系數(shù)：

對于不同氣體，在不同壓力和溫度下，μ μ -->JT{\displaystyle \mu _{JT}}的值不同。μ μ -->JT{\displaystyle \mu _{JT}}可正可負(fù)?？紤]氣體膨漲，此時壓力必下降，故dP<0{\displaystyle dP<0}。

若μ μ -->JT=0{\displaystyle \mu _{JT}=0}，則溫度不隨壓力也不隨體積而變，此時氣體位于反轉(zhuǎn)點，而此溫度稱之反轉(zhuǎn)溫度。

氦和氫在1個大氣壓力下，反轉(zhuǎn)溫度相當(dāng)?shù)停ɡ绾け闶?222 °C）。因此，這兩種氣體在室溫膨漲時溫度上升。

對于理想氣體，μ μ -->JT=0{\displaystyle \mu _{JT}=0}。

原理

溫度下降：當(dāng)氣體膨漲，分子之間的平均距離上升。因為分子間吸引力，氣體的勢能上升。因為這是等焓過程，系統(tǒng)的總能量守恒，所以勢能上升必然會令動能下降，故此溫度下降。

溫度上升：當(dāng)分子碰撞，動能暫時轉(zhuǎn)成勢能。由于分子之間的平均距離上升，每段時間的平均碰撞次數(shù)下降，勢能下降，因此動能上升，溫度上升。

低于反轉(zhuǎn)溫度時，前者的影響較為明顯，高于反轉(zhuǎn)溫度時，后者影響較明顯。

應(yīng)用

卡爾·馮·林德以此制冷。

參考

Zemansky, M.W. Heat and Thermodynamics. McGraw-Hill. 1968. , p.182, 335

Schroeder, Daniel V. Thermal Physics. Addison Wesley Longman. 2000. , p.142

Kittel, C., and Kroemer, H. Thermal Physics. W.H. Freeman and Co. 1980. 

Perry, R.H. and Green, D.W. Perry"s Chemical Engineers" Handbook. McGraw-Hill Book Co. 1984. ISBN 978-0-07-049479-4. 

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