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汤姆逊效应_改变世界的科技 下面就来看看吧

互联网 | 2023-06-01 09:19:48

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汤姆森效应(改变世界的技术)

焦耳-汤姆逊效应是1852年由英国物理学家J.P .焦耳和w .唐慕孙提出的,他们为了进一步研究气体的内能,改进了焦耳气体的自由膨胀实验。


(相关资料图)

焦耳-汤姆逊效应是指气体在等焓环境中由于自由膨胀,温度会升高或降低。

各种气体的定律说明了温度、压力和体积。当体积不可逆地上升时,这些定律不能清楚地解释压力和温度的变化。在可逆绝热过程中,气体膨胀做正功,所以温度下降。

而真实气体(相对于理想气体)在等熵环境下自由膨胀,其温度会上升或下降(取决于初始温度)。对于给定的压力,真实气体有一个焦耳-汤姆孙的反转温度。高一点的时候气体温度会上升,低一点的时候气体温度会下降,就在这个温度下,气体温度不会变化。许多气体在1个大气压下的转化温度高于室温。而这个效果说明了这个问题:

温度下降:当气体膨胀时,分子间的平均距离增加。由于分子间的引力,气体的势能上升。因为这是一个等熵过程,系统总能量守恒,势能的上升必然导致动能的下降,所以温度会下降。

温升:分子碰撞时,势能暂时转化为动能。随着分子间平均距离的增加,平均每周期碰撞次数增加,势能减少,所以动能增加,温度上升。

当温度低于反转温度时,前者效果明显,当温度高于反转温度时,后者效果明显。

实验装置类似于图1所示。C1和C2是两个可移动的绝热活塞。多孔塞保持某一较高的压力p1,同时保持较低的压力p2。慢慢推动C1,气体通过多孔塞从p1流向p2。与此同时,C2慢慢向右移动,但P1和P2保持不变。这个过程叫做节流过程。因为这个过程是在绝热系统中进行的,所以做的净功应该等于系统内能的变化。所以过程前后有:U1+p1V1=U2+p2V2=常数,即过程前后焓友资源网H相等。在这个过程中,系统温度随压力变化的现象称为焦耳-汤姆逊效应,气体温度T随压力P的变化率定义为焦耳-唐慕孙系数。

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

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