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一月 04, 2023
焦耳, 湯姆孫效應, 是指氣體會因在等焓的環境下膨脹, 而使溫度上升或下降, 這個過程稱為焦耳, 湯姆孫過程, 這以詹姆斯, 焦耳和開爾文男爵命名, 目录, 描述, 焦耳, 湯姆孫系數, 原理, 應用, 焦耳第二定律, 參考描述, 编辑各種氣體定律說明了溫度, 壓力和體積, 當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, 氣體膨脹做了正功, 因此溫度下降, 可是, 真實氣體, 相對理想氣體而言, 在等焓環境下自由膨脹, 溫度會上升或下降, 是哪方看初始溫度而定, 對於給定壓力,. 焦耳 湯姆孫效應是指氣體會因在等焓的環境下膨脹 而使溫度上升或下降 這個過程稱為焦耳 湯姆孫過程 這以詹姆斯 焦耳和開爾文男爵命名 目录 1 描述 2 焦耳 湯姆孫系數 3 原理 4 應用 5 焦耳第二定律 6 參考描述 编辑各種氣體定律說明了溫度 壓力和體積 當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 氣體膨脹做了正功 因此溫度下降 可是 真實氣體 相對理想氣體而言 在等焓環境下自由膨脹 溫度會上升或下降 是哪方看初始溫度而定 對於給定壓力 真實氣體有一個焦耳 湯姆孫反轉溫度 高於溫度時氣體溫度會上升 低於時氣體溫度下降 剛好在這溫度時氣體溫度不變 許多氣體的在1大氣壓力下的反轉溫度高於室溫 焦耳 湯姆孫系數 编辑在焦耳 湯姆孫過程 溫度隨壓力的改變稱為焦耳 湯姆孫系數 m J T T P H displaystyle mu JT left partial T over partial P right H 對於不同氣體 在不同壓力和溫度下 m J T displaystyle mu JT 的值不同 m J T displaystyle mu JT 可正可負 考慮氣體膨脹 此時壓力必下降 故d P lt 0 displaystyle dP lt 0 m J T displaystyle mu JT 是 因為d P displaystyle dP 是 因此d T displaystyle dT 必是 氣體 冷卻 變暖若m J T 0 displaystyle mu JT 0 則溫度不隨壓力也不隨體積而變 此時氣體位於反轉點 而此溫度稱之反轉溫度 氦和氫在1個大氣壓力下 反轉溫度相當低 例如氦便是 222 因此 這兩種氣體在室溫膨脹時溫度上升 對於理想氣體 m J T 0 displaystyle mu JT 0 原理 编辑溫度下降 當氣體膨脹 分子之間的平均距離上升 因為分子間吸引力 氣體的位能上升 因為這是等焓過程 系統的總能量守恆 所以位能上升必然會令動能下降 故此溫度下降 溫度上升 當分子碰撞 動能暫時轉成位能 由於分子之間的平均距離上升 每段時間的平均碰撞次數下降 位能下降 因此動能上升 溫度上升 低於反轉溫度時 前者的影響較為明顯 高於反轉溫度時 後者影響較明顯 應用 编辑参见 林德 汉普逊循环焦耳第二定律 编辑很容易证实 对于由合适的微观假设定义的理想气体 aT 1 因此在焦耳 汤姆逊膨胀下这种理想气体的温度变化为零 对于这样一种理想的气体 这个理论结果意味着 理想气体的固定质量的内部能量仅取决于其温度 而非压力或体积 这个规则最初是由焦耳实验发现的 它被称为焦耳第二定律 当然 更精确的实验发现了重要的偏差 1 2 3 參考 编辑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 Partington J R 1949 An Advanced Treatise on Physical Chemistry volume 1 Fundamental Principles The Properties of Gases Longmans Green and Co London pp 614 615 Adkins C J 1968 1983 Equilibrium Thermodynamics 1st edition 1968 third edition 1983 Cambridge University Press Cambridge UK ISBN 0 521 25445 0 p 116 Bailyn M 1994 A Survey of Thermodynamics American Institute of Physics Press New York ISBN 0 88318 797 3 p 81 取自 https zh wikipedia org w index php title 焦耳 湯姆孫效應 amp oldid 71532701, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,