줄-톰슨 효과

열역학에서 줄-요르-톰슨 효과(Joule-Kelvin 효과 또는 Kelvin-Joule 효과라고도 한다)는 절연된 상태에서 밸브나 다공성 플러그를 통해 강제적으로 (이상적인 기체와 구별되는) 실제 기체나 액체의 온도 변화를 설명하여 환경과 열이 교환되지 않도록 한다.^[1][2][3] 이 절차를 조절 프로세스 또는 줄-이라고 한다.Thomson 프로세스.^[4] 실온에서 수소, 헬륨, 네온을 제외한 모든 가스는 줄-에 의해 팽창될 때 냉각된다.Thomson은 오리피스를 통해 조절될 때 공정한다. 이 세 기체는 동일한 효과를 경험하지만 낮은 온도에서만 경험한다.^[5][6] 유압 오일 같은 대부분의 액체는 줄-에 의해 데워질 것이다.Thomson 조절 프로세스.

가스 냉각 조절 공정은 액화기 같은 냉동 공정에서 주로 활용된다.^[7][8] 유압학에서는 줄-에서 나오는 온난화 효과Thomson 조절은 내부 누출 밸브를 찾는 데 사용될 수 있다. 밸브는 열전대나 열 이미징 카메라로 감지되는 열을 발생시키기 때문이다. 조절은 근본적으로 되돌릴 수 없는 과정이다. 공급 라인, 열 교환기, 재생기 및 기타 (열) 기계의 구성 요소에서의 흐름 저항으로 인한 조절은 성능을 제한하는 손실 발생원이다.

역사

그 효과는 1852년에 그것을 발견한 제1대 켈빈 남작 제임스 프레스콧 줄과 윌리엄 톰슨의 이름을 따서 명명되었다. 그것은 Joule 확장에 대한 Joule의 이전 작업에 뒤따랐다. Joule 확장에 관한 연구는 가스가 이상적일 경우 가스는 진공에서 자유 확장을 거치고 온도는 변하지 않는다.

설명

기체의 단열(교환되는 열 없음) 팽창은 여러 가지 방법으로 수행될 수 있다. 팽창 중에 가스가 경험하는 온도 변화는 초기 및 최종 압력뿐만 아니라 팽창이 수행되는 방식에 따라 달라진다.

• 팽창 과정이 되돌릴 수 있는 경우, 즉 기체가 항상 열역학적 평형 상태에 있다는 것을 의미하면 등방성 팽창이라고 한다. 이 시나리오에서 가스는 팽창하는 동안 긍정적인 작용을 하며, 그 온도는 감소한다.
• 자유팽창에서는 다른 한편으로 가스가 작용하지 않고 열을 흡수하지 않기 때문에 내부 에너지는 보존된다. 이런 식으로 팽창하면 이상적인 기체의 온도는 일정하게 유지되지만, 실제 기체의 온도는 매우 높은 온도를 제외하고는 감소한다.^[9]
• 압력₁ P의 기체나 액체가 운동 에너지의 큰 변화 없이 저압 P의₂ 영역으로 흐르는 것을 이 글에서 논의한 팽창 방법을 줄-이라고 한다.톰슨 확장. 그 팽창은 본질적으로 되돌릴 수 없는 것이다. 이 확장 동안 엔탈피는 변하지 않는다(아래 증빙 참조). 자유로운 팽창과 달리 작업이 이뤄져 내부 에너지의 변화를 일으킨다. 내부 에너지의 증가 또는 감소 여부는 작업이 유체 위에서 수행되는지 또는 유체에 의해 수행되는지 여부에 따라 결정된다. 즉, 유체의 팽창과 성질의 초기 및 최종 상태에 의해 결정된다.

Joule-houle 동안 발생하는 온도 변화Joule이 Thomson 확장에 대해 수량화함톰슨 계수, ${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$JT$\}\}\}\}\}\}\}.$ 이 계수는 양수(냉각에 대응) 또는 음수(난방)일 수 있다. 각 계수가 분자 질소에 대해 발생하는 영역인 N을₂ 그림에 나타낸다. 그림에서 대부분의 조건은 N이₂ 가스의 일부 특성과 액체의 일부를 가지고 있는 초임계 액체에 해당하지만 실제로 어느 하나라고 설명할 수는 없다. 이 계수는 매우 높은 온도와 매우 낮은 온도 모두에서 음수이며, 매우 높은 압력에서는 모든 온도에서 음수다. 최대 반전 온도(N의₂^[10] 경우 621 K)는 제로 압력에 근접하면서 발생한다. 저압 N₂ 가스의 경우, ${\displaystyle {\mathrm{\mu J}}_{}}$ T ${\$JT$}}}}}$은 고온에서는 음수, 저온에서는 양수다$$. 기체-액체 공존 곡선 이하의 온도에서 N은₂ 응축하여 액체를 형성하고 계수는 다시 음수가 된다. 따라서, 621 K 이하의 N₂ 가스의 경우, Joule–톰슨 팽창은 액체 N이₂ 형성될 때까지 가스를 식히는 데 사용될 수 있다.

물리 메커니즘

단열 팽창 동안 유체의 온도를 변화시킬 수 있는 두 가지 요인이 있다: 내부 에너지의 변화 또는 전위와 운동 내부 에너지 사이의 변환이다. 온도는 열 운동 에너지(분자 운동과 관련된 에너지)의 척도여서, 온도의 변화는 열 운동 에너지의 변화를 나타낸다. 내부 에너지는 열운동 에너지와 열전위 에너지의 합이다.^[11] 따라서 내부 에너지가 변하지 않더라도 운동 에너지와 전위 에너지 사이의 전환으로 온도가 변할 수 있다. 이것은 자유 팽창에서 일어나고 일반적으로 유체가 팽창함에 따라 온도가 감소한다.^[12][13] 만약 일이 팽창하면서 액체에 의해 또는 액체에 의해 행해진다면, 전체 내부 에너지는 변한다. 줄에서 일어나는 일이지Thomson 확장 및 자유 팽창에서 관측된 것보다 더 큰 난방 또는 냉각을 생성할 수 있다.

한 줄에-톰슨 팽창 엔탈피는 일정하게 유지된다. 엔탈피, $H{\displaystyle }$ ${\displaystyle H}$는 다음과 같이 정의된다.

$H=U+PV}$

여기서 $U{\displaystyle }$ ${\displaystyle U}$은(는) 내부 에너지, P ${\displaystyle P}$은(는) 압력, $V{\displaystyle }$ ${\displaystyle V}$은(는) 볼륨이다$$. 쥴-의 조건하에서.Thomson 확장, $P{\displaystyle }$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle PV}$의 변화는 유체가 수행한 작업을 나타낸다(아래 증거 참조$$). $P{\displaystyle }$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle PV}$이(가) 증가하여$$ $H{\displaystyle }$ ${\displaystyle H}$이(가) 일정하게 되면 $U{\displaystyle }$ ${\displaystyle U}$이(가) 주변 작업을 수행함에 따라 감소해야 한다$$. 이는 기온의 감소를 초래하고 긍정적인 줄-을 낳는다.톰슨 계수 반대로 $P{\displaystyle }$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle PV}$의 감소는 유체에 대한 작업이 이루어지고 내부 에너지가 증가함을 의미한다$$. 운동에너지의 증가가 잠재에너지의 증가를 초과하면 유체의 온도와 줄레–의 온도 상승이 있을 것이다.톰슨 계수는 음수가 될 것이다.

이상적인 가스의 ${\displaystyle \mathrm{경우}}$, Joule– 동안 $P{\displaystyle }$ V ${\displaystyle PV}$은(는) 변경되지 않는다$$.톰슨 확장.^[14] 그 결과, 내부 에너지의 변화는 없다; 열전위 에너지의 변화도 없기 때문에 열 운동 에너지의 변화는 없을 수 있고, 따라서 온도의 변화는 없을 것이다. 실제 가스에서는 ${\displaystyle P}$ V ${\displaystyle PV}$이(가) 변경된다$$.

동일한 온도에서 이상적인 기체에 대해 예상되는 값 대비$$ ${\displaystyle P}$ $V{\displaystyle }$ ${\displaystyle PV}$의 비율을 $압축성{\displaystyle }$ 계수 Z ${\displaystyle Z}$라고 한다$.$ 기체의 경우 일반적으로 낮은 온도에서는 단일성보다 낮으며 높은 온도에서는 단일성보다 크다(압축성 계수에 대한 논의 참조). 낮은 압력에서 $Z{\displaystyle }$ ${\displaystyle Z}$의 값은 기체가 팽창함에 따라 항상$$ 통일로 이동한다.^[15] 따라서 저온에서는 가스가 팽창함에 따라 $Z{\displaystyle }$ ${\displaystyle Z}$과 P ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle PV}$이 증가하여$$ 양의 줄–이 발생한다.톰슨 계수 고온에서는 가스 팽창에 따라 $Z{\displaystyle }$ ${\displaystyle Z}$ 및 $P$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle PV}$이 감소하고$$, 감소폭이 충분히 크면 줄–톰슨 계수는 음수가 될 것이다.

액체 및 고압에서 초임계 유체의 경우 압력이 증가함에 따라 $P{\displaystyle }$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle PV}$이(가) 증가한다$$.^[15] 이는 분자가 함께 강제적으로 작용해 압력이 높아져 부피가 거의 줄어들지 않기 때문이다. 그런 조건하에서 줄-요우-Thomson 계수는 위의 그림에서 볼 수 있듯이 음수다.

줄과 관련된 물리적 메커니즘톰슨 효과는 충격파가 기체 흐름의 대량 운동에너지의 변화를 무시할 수 없다는 점에서 차이가 있지만 충격파의 영향과 밀접한 관련이 있다.^[16]

더 줄-톰슨(켈빈) 계수

Joule–에서$$ 압력 $P{\displaystyle }$ ${\displaystyle P}$에 대한$$ $온도{\displaystyle }$ T ${\displaystyle T}$의 변화율Thomson 프로세스(즉, 지속적인 엔탈피 $H$에서$${\$displaystyle H$ )는 Joule–이다.톰슨(켈빈) 계수 ${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$JT$\}\}\}\}\}\}.$ 이 계수는 기체의 체적 $V {\displaystyle$ V$\},$ 일정 압력 ${\displaystyle {C\mathrm{}}_{}}$ $p{\displaystyle {}_{}}$ ${\$에서의 열 용량 및 열팽창 계수 $\alpha {\displaystyle }$ ${\displaystyle \alpha}$의 단위로$$ 다음과 같이 표현할 수 있다.^[1][3][17]

${\displaystyle \mus _{\mathrm {JT}}}=\왼쪽({\partial T \over \partial P}\right)_{H}={\frac {V}{C_{\mathrm {p}}}}}}(\알파 T-1)\,}$

Joule-Le-Loule-Thomson 계수 아래 이 관계의 증거. ${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$JT$}}}}}$의 값은 일반적으로 °C/bar(SI 단위: K/Pa)로 표시되며$$, 가스 종류와 팽창 전 가스의 온도와 압력에 따라 달라진다. 그것의 압력 의존성은 보통 100bar까지의 압력에 대해 몇 퍼센트 밖에 되지 않는다.

모든 실제 기체는 ${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$JT$}}}}$의 값이 부호를 변경하는$$ 반전 지점이 있다. 이 지점의 온도, 줄-Thomson 반전 온도는 팽창하기 전에 가스의 압력에 의존한다.

기체 팽창에서는 압력이 감소하므로${\displaystyle \mathrm{}p}$ P ${\displaystyle \partial$P}의 부호는 정의상$$ 음수가 된다. 그 점을 염두에 두고, 다음 표에서는 줄레-이(Joule-)의 시기를 설명한다.Thomson 효과로 실제 가스를 냉각 또는 가열:

기체 온도가 다음과 같은 경우	${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$ {JT$}}}}}은($는)	$\{{\displaystyle \mathrm{}}$ {\$displaystyle \partial$ P$}$이(가) 다음과$$ 같으므로	따라서 $\partial {\displaystyle \mathrm{}}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial T}$은(는) 다음과 같아야 한다$$.	그래서 기체
반전 온도 이하	양성의	항상 부정적이다.	부정의	식다
역전 온도 이상	부정의	항상 부정적이다.	양성의	훈훈하게 하다

헬륨과 수소는 줄-을 가진 두 기체다.한 대기의 압력에서 톰슨 반전 온도는 매우 낮다(예: 헬륨의 경우 약 45K(-228°C). 따라서 헬륨과 수소는 일반적인 실내 온도에서 일정한 엔탈피로 팽창할 때 따뜻해진다. 반면 공기 중 가장 풍부한 두 기체인 질소와 산소는 각각 621K(348°C)와 764K(491°C)의 반전온도를 가지고 있다. 이러한 기체는 줄레–에 의해 실온에서 냉각될 수 있다.톰슨 효과.^[1]

이상적인 가스의 경우, ${\displaystyle {\mathrm{\mu J}}_{}}$ T ${\$JT$}}}}}}$은 항상 0과 동일하며$$, 상수 엔탈피에서 팽창할 때 따뜻하지도 않고 시원하지도 않다.

적용들

실전에선 줄레-.Thomson 효과는 가스로의 열전달을 방지하기 위해 매우 잘 절연되어야 하는 조절 장치(보통 밸브)를 통해 가스가 팽창할 수 있도록 함으로써 달성된다. 팽창하는 동안 가스로부터 외부 작업이 추출되지 않는다(예를 들어, 가스는 터빈을 통해 팽창되어서는 안 된다.

줄에서 생산되는 냉방.톰슨 확장은 그것을 냉장고에 귀중한 도구로 만든다.^[18][19] 이 효과는 냉방 효과가 가스를 액화시키는 석유화학 산업에서 표준 공정으로 린데 기법에 적용되며, 또한 많은 극저온 애플리케이션(예: 액체 산소, 질소, 아르곤 생산용)에도 적용된다. 가스는 린데 사이클에 의해 액화되려면 반전 온도보다 낮아야 한다. 이 때문에 주위 온도에서 시작하는 단순한 린데 사이클 액화기는 헬륨이나 수소, 네온을 액화시키는 데 사용할 수 없다. 하지만 쥘르족-톰슨 효과는 헬륨 가스가 처음 그것의 반전 온도인 40K 이하로 냉각된다면 헬륨조차 액화시키는 데 사용될 수 있다.^[10]

특정 엔탈피가 일정하게 유지된다는 증거

위키다양성은 이 증거를 더 자세히 분석한다.

열역학에서 소위 "특정" 수량은 단위 질량(kg)당 수량이며 소문자로 표시된다. 따라서 h, u, v는 각각 특정 엔탈피, 특정 내부 에너지 및 특정 부피(단위 질량 당 부피 또는 상호 밀도)이다. 한 줄에-톰슨 공정은 특정 엔탈피 h를 일정하게 유지한다.^[20] 이를 증명하기 위해, 첫 번째 단계는 기체의 질량 m이 플러그를 통해 이동할 때 수행된 순 작업을 계산하는 것이다. 이 가스의 양은 압력₁ P₁(지역 1)에서 V = m v의₁ 부피와 압력 P₂(지역₂ 2)에서 부피 V = m v의₂ 부피를 가진다. 그 다음 지역 1에서 나머지 가스에 의해 가스의 양에 대해 행해지는 "흐름 작업"은 다음과₁ 같다: W₁₁ = m Pv 지역 2에서 나머지 가스의 가스 양에 의해 수행되는 작업은 다음과₂ 같다: W = m Pv₂₂. 따라서 가스의 질량 m에 대해 수행되는 총 작업은

${\displaystyle W=mP_{1}v_{1}-mP_{2}v_{2}.}$

내부 에너지의 변화에서 가스의 양에 대한 총 작업을 뺀 것은 열역학 제1법칙에 의해 가스의 양에 공급되는 총열이다.

$U-W=Q}$

줄에서-톰슨 공정은 가스가 절연되어 열이 흡수되지 않는다. 라는 뜻이다.

${\displaystyle (mu_{2}-mu_{1}-(mP_{1}v_{1}-mP_{2}v_{2}=0}$

${\displaystyle mu_{1}+mP_{1}v_{1}v_{1}=mu_{2}+mP_{2}:{2}}:$

${\displaystyle u_{1}+P_{1}v_{1}v_{1}=u_{2}+P_{2}v_{2}}:$

여기서 u와₁ u는₂ 각각 지역 1과 2에서 가스의 특정 내부 에너지를 나타낸다. 특정 엔탈피 h = u + Pv의 정의를 사용하여 위의 방정식은 다음을 함축한다.

${\displaystyle h_{1}=h_{2}}$

여기서 h와₁ h는₂ 각각 지역 1과 2의 가스 양의 특정 엔탈 파이를 의미한다.

T-s 다이어그램의 조절

조절 과정을 정량적으로 이해하는 매우 편리한 방법은 h-T 도표, h-P 도표 등의 도표를 이용하는 것이다. 흔히 사용되는 것은 이른바 T-s 도표다. 그림 2는 예로 질소의 T-s 다이어그램을 보여준다.^[21] 다양한 포인트는 다음과 같이 표시된다.

a) T = 300 K, p = 200 bar, s = 5.16 kJ/(kgK), h = 430 kJ/kg;

b) T = 270 K, p = 1 bar, s = 6.79 kJ/(kgK), h = 430 kJ/kg;

c) T = 133 K, p = 200 bar, s = 3.75 kJ/(kgK), h = 150 kJ/kg;

d) T = 77.2 K, p = 1 bar, s = 4.40 kJ/(kgK), h = 150 kJ/kg;

e) T = 77.2 K, p = 1 bar, s = 2.83 kJ/(kgK), h = 28 kJ/kg(1bar에서 포화 액체);

f) T = 77.2 K, p = 1 bar, s = 5.41 kJ/(kgK), h =230 kJ/kg(1bar에서 포화 가스).

앞에서 보듯이, 조절은 h를 일정하게 유지한다. 예: 200bar 및 300K(그림 2의 a 지점)에서 조절하는 것은 430kJ/kg의 이센탈픽(상수특정 엔탈피의 선)을 따른다. 1bar에서 그것은 270K의 온도를 가지는 b점을 만든다. 그래서 200bar에서 1bar로 조절하면 상온에서 물의 빙점 이하로 냉각된다. 200bar에서 133K(그림 2의 포인트 c)에서 1bar로 조절하면 점 d가 발생하는데, 점 d는 77.2K의 온도에서 질소의 2상 영역에 있다. 엔탈피는 광범위한 매개변수이므로 d(h_d) 단위의 엔탈피는 e(h_e) 단위의 엔탈피와 d(x_d) 단위의 액체의 질량분율과 f(h_f) 단위의 엔탈피를 d(1 - x_d) 단위의 기체의 질량분율로 곱한 것과 같다. 그렇게

${\dplaystyle h_{d}=x_{d}h_{d}h_{e}+(1-x_{d})h_{f}.}$

숫자: 150_d = x 28 + (1_d - x) 230이므로 x는_d 약 0.40이다. 즉, 조절 밸브에서 나오는 액체-가스 혼합물의 액체 질량 분율은 40%이다.

줄의 기원-톰슨 계수

줄-이것은 물리적으로 생각하기 어렵다.톰슨 계수, ${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$JT$\}\}\}\}\}\}$이 나타낸다. 또한 ${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$JT$}}}}}}$의 현대적 결정에서는 Joule과 Thomson이 사용한 원래 방법을 사용하지 않고$$ 그 대신 밀접하게 관련된 다른 수량을 측정한다.^[22] 따라서 ${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$JT$}}}}}$과(와) 다른 보다 편리하게 측정된 수량 사이의 관계를 도출하는 것이 유용하다.

이러한 결과를 얻기 위한 첫 번째 단계는 줄-에 주목하는 것이다.Thomson 계수는 세 변수 T, P, H를 포함한다. 유용한 결과는 순환 규칙을 적용함으로써 즉시 얻어진다. 이 세 변수들의 관점에서, 규칙이 쓰여질 수 있다.

${\displaystyle \left({\frac {\partial T}{\partial P}\오른쪽)_{H}\좌({\frac {\partial H}{\partial T}\오른쪽)_{P}\좌({\partial P}{\partial H}\오른쪽)__{T}=-1.}$

이 표현에서 세 가지 부분파생상품은 각각 특정한 의미를 갖는다. 첫 번째는 ${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$JT$}}}}}$이고$,$ 두 번째는 일정한 압력 열 용량인 $C{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {p\mathrm{}}_{}}$ ${\$에 의해 정의된다$.$

${\displaystyle C_{\mathrm {p}}}=\왼쪽({\frac {\partial H}{\partial T}\right)_{{\partial T}}}{{partial T}\right)}{\partiformP}}$

세 번째는 등온줄의 역행이다.Thomson 계수, $\mu {\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {T\mathrm{}}_{}}$ ${\$에 의해 정의됨

${\$$\{$$T}.$

이 마지막 양은 ${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$JT$}}}}}$보다 더 쉽게 측정된다.$$^[23][24] 따라서 주기율에서 나온 표현은 다음과 같이 된다.

${\displaystyle \matrm {JT}}=-{\frac {\mu_{\matrm {T}}}{C_{p}}}.}$

이 방정식은 줄-을 구하는 데 사용될 수 있다.보다 쉽게 측정할 수 있는 등온줄-의 Thomson 계수톰슨 계수 줄-에 대한 수학 식을 얻기 위해 다음에서 사용된다.유체의 체적 특성과 관련된 톰슨 계수.

더 나아가서, 시작점은 엔탈피 측면에서 열역학학의 기본 방정식이다; 이것은

${\d}H=T\mathrm {d}S+V\mathrm {d}p.}$

이제 dP에 의한 "분할"은 온도가 일정하게 유지되는 동안 산출된다.

${\displaystyle \left({\frac {\partial H}{\partial P}\오른쪽)_{T}=T\왼쪽({\frac {\partial S}{\partial P}\오른쪽)_{T}+V}$

왼쪽 부분파생물은 등온줄-이다.톰슨 계수, ${\displaystyle {\mu T\mathrm{}}_{}}$ ${\$ 오른쪽에 있는 계수는 맥스웰 관계를 통한 열팽창 계수의 관점에서 표현할 수 있다. 적절한 관계는

${\displaystyle \left({\frac {\partial S}{\partial P}\오른쪽)_{T}=-\왼쪽({\frac {\partial V}{\partial T}\오른쪽)_{P}=-V\alpha \,}$

여기서 α는 열팽창의 입방 계수다. 이 두 가지 부분파생상품 수율을 대체하는 것

${\displaystyle \mu _{\mathrm {T}}=-TV\alpha \ +V.}$

이 식은 이제 ${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$$displaystyle \mu_{\mathrm{T$$}}}$ 이전의 방정식에서$$ $\mu J{\displaystyle {}_{}}$ T {\$displaystyle \mu_{\mathrm${JT$}}}$을(를) 대체하여$$ 다음을 얻을 수 있다.

${\displaystyle \matrm {JT}}\equiv \left({\frac {\partial T}{\partial P}\right)_{\displaystyle \matram {JT}}{\partial P}\right)H}={\frac {V}{C_{\mathrm {p}}}}}(\알파 T-1).\,}$

쥘르족(Joule-)일반적으로 이용 가능한 특성 열 용량, 어금니 용적 및 열팽창 계수 측면에서 Thomson 계수. 쥘르족(Joule-the Joule)${\displaystyle {\mu J\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{T}}_{}}$ ${\$JT$}}}}}$이 0인$$ 톰슨 반전 온도는 열팽창 계수가 온도의 역과 같을 때 발생한다. 이상 기체에 대한 모든 온도에서 해당되므로(기체 팽창 참조), 줄-이상적인 가스의 톰슨 계수는 모든 온도에서 0이다.^[25]

줄의 제2법칙

적절한 미세한 가정으로 정의되는 이상적인 기체의 경우 αT = 1이므로 Joule-에서 그러한 이상적인 기체의 온도 변화는 쉽게 검증할 수 있다.톰슨 확장은 제로다. 그러한 이상적인 기체에 대해 이러한 이론적 결과는 다음을 내포한다.

이상적인 기체의 고정된 질량의 내부 에너지는 그 온도(압력이나 부피가 아님)에만 의존한다.

이 규칙은 원래 줄에 의해 실제 가스에 대해 실험적으로 발견되었으며 줄의 제2법칙으로 알려져 있다. 좀 더 정교한 실험은 그것으로부터 중요한 편차를 발견했다.^[26][27][28]

참고 항목

• 임계점(열역학)
• 엔탈피와 이센탈피 공정
• 이상기체
• 기체의 액화
• J-T 루프는 제임스 웹 우주 망원경의 기기 중 하나에 사용된다.
• 냉장
• 가역성 공정(열역학)

참조

참고 문헌 목록

• M. W. Zemansky (1968). Heat and Thermodynamics; An Intermediate Textbook. McGraw-Hill. pp. 182, 355. LCCN 67026891.
• D. V. Schroeder (2000). An Introduction to Thermal Physics. Addison Wesley Longman. p. 142. ISBN 978-0-201-38027-9.
• C. Kittel, H. Kroemer (1980). Thermal Physics. W. H. Freeman. ISBN 978-0-7167-1088-2.

외부 링크

위키미디어 커먼즈에는 줄 톰슨 효과와 관련된 미디어가 있다.

• Weisstein, Eric Wolfgang (ed.). "Joule-Thomson process". ScienceWorld.
• Weisstein, Eric Wolfgang (ed.). "Joule-Thomson coefficient". ScienceWorld.
• "Inversion Curve of Joule-Thomson Effect using Peng-Robinson CEOS". Demonstrations Projects of Wolfram Mathematica.
• 줄-톰슨 효과 모듈, 노트르담 대학교