Температур
Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов и получение низких
Эффект Джоуля-Томсона заключается в изменении температуры реального газа в результате адиабатного дросселирования – медленного протекания газа под действием постоянной разности давлений сквозь дроссель – пористую перегородку, представляющую препятствие газовому потоку [1-3]. Этот эффект был обнаружен в 1852-1862 годах.
В соответствии с первым началом термодинамики при адиабатном продавливании газа изменение внутренней энергии газа равно работе газа со знаком «минус»: 
. В параметрах состояния запись выглядит так: 
или 
, но сумма внутренней энергии и произведения давления на объём есть энтальпия данного состояния 
. Поэтому можно заключить, что процесс Джоуля-Томсона протекает при постоянной энтальпии H1=H2.
Для упрощения рассмотрения эффекта будем считать газ после дросселирования идеальным. До начала дросселирования реальный газ занимал объём V1, имел давление Р1и температуру Т1 (рис.6.7 а). После дросселирования газ (для упрощения идеальный) занял объём V2 . Давление и температура газа тоже изменились (рис.6.7 б).
Запишем равенство энтальпий через параметры состояния одного моля газа до и после дросселирования:
(6.20)
Учтём, что 
, а 
. Подставив их в уравнение (6.20), после элементарных преобразований получим: 
. Отсюда выразим изменение температуры:
(6.21)
Анализируя уравнение (6.21), заметим, что знак изменения температуры при дросселировании зависит от знака выражения в скобках. Перемена знака изменения температуры происходит при температуре, называемой температурой инверсии Ti, которая соответствует выражению в скобках, равному нулю:
(6.22)
Критические температуры большинства веществ превышают 50 К. Поэтому для этих веществ температура инверсии около 300 К и их сжижение может быть получено без предварительного охлаждения. Однако для водорода (Н2) и гелия (Не) критические температуры очень низкие. Опыт Джоуля-Томсона, проведённый при температуре 300 К, показал, что эти газы нагреваются. Но при достаточном предварительном охлаждении и их удаётся перевести в жидкое состояние.
Для сжижения газов используют эффект Джоуля-Томсона, а для увеличение производительности сжижения, применяют ещё и адиабатное расширение газа с совершением работы. Сжиженные газы находятся под сравнительно низким давлением, поэтому они кипят, что вызывает дополнительное понижение температуры. Из-за интенсивного кипения сжиженные газы держат в открытых сосудах Дьюара, так как в закрытом сосуде давление сильно бы возросло, что могло бы привести к разрушению (взрыву) сосуда