Опис експерименту

План

1. Вступ

2. Опис експерименту

3. Термодинамічна теорія ефекту Джоуля-Томсона

4. Диференціальний ефект Джоуля-Томсона для газу Ван дер Ваальса

Вступ

На протязі 1852 – 1862 рр спільно Джоулем і Томсоном було переведено ряд експериментів, метою яких було дослідження залежності внутрішньої енергії газу від його об’єму. Ті класичні дослідження дозволили не тільки відповісти на поставлене питання, а й отримати більше – спостерігати важливе фізичне явище, яке пізніше назвали ефектом Джоуля-Томсона.

Опис експерименту

В дослідах Джоуля і Томсона бралась циліндрична теплоізольована трубка. Всередині трубки між двома металічними сітками MN i M’N’ (рис.1) було поміщено пробку із густої вати або обрізків шовку. Досліджуваний газ під дією різниці тисків повільно протікає через пробку. Завдяки наявності пробки течія газу була спокійною, не виникало ніяких турбулентних рухів. Крім того, завдяки повільній течії, кінетичною енергією газу можна було знехтувати. В цих умовах у кожен момент часу газ був у термодинамічно рівноважних станах з обох боків пробки. Наявність теплоізоляції забезпечувала адіабатичність процесу. Тиски газу з обох боків підтримувались постійними Р₁ Р₂ . Пробка і газ обмінювались теплом, але коли процес ставав стаціонарним, то теплообмін припинявся, фізичний стан пробки, а тому і її внутрішня енергія залишалась незмінною. При стаціонарній течії з одного боку встановлювалась температура Т₁, а з іншого – постійна температура Т₂. Ці температури і вимірювались у досліді. Стаціонарна течія газу через пробку (пористий канал) називається процесом Джоуля-Томсона, а зміна температури газу такій течії – ефектом Джоуля-Томсона.

Рис.1

або

За означенням ентальпії . Тому остання рівність означає, що в процесі Джоуля-Томсона ентальпія І газу не змінюється.