Joule-Kelvinov pojav

Iz MaFiRaWiki

(Preusmerjeno iz Joule-Kelvinov efekt)
Ta članek ali del članka je v delu. Veseli bomo, če ga boste dopolnili in popravili.

Kaj pomeni to opozorilo?

Joule-Kelvinov oz. Joule-Thomsonov pojav je sprememba temperature realnega plina pri adiabatnem razširjanjem brez da bi pri tem opravil delo. Entalpija plina ostane konstantna. Na temperaturo vplivata dva mehanizma:

  • Pri širjenju se poveča oddaljenost med delci in s tem se poveča tudi potencialna energija plina, ki je posledica privlačnih sil med delci. Iz energijskega zakona sledi, da se energija plina ne more spremeniti (A = Q = 0). Tako se zmanjša kinetična energija delcev in s tem temperatura plina.
  • Pri trkih med delci se kinetična za kratek čas pretvarja v potencialno energijo. S povečanjem oddaljenosti med delci se zmanjša tudi število trkov med delci, s tem pa tudi potencialna energija plina. Zaradi ohranitve energije se poveča kinetična energija (manj ko trkajo, večja je povprečna kinetična energija delcev) in z njo temperatura.

Prvi mehanizem prevladuje pri nižjih temperaturah, drugi pa pri višjih.

Razmerje med spremembo temperature in spremembo tlaka je Joule-Kelvinov koeficient

\frac{dT}{dp} = \left (\frac{\partial T}{\partial p}\right )_H = \frac{T \beta - 1}{\rho c_p},

pri čemer je β prostorninska razteznost, ρ gostota plina in cp specifična toplota pri stalni prostornini. Temeperatura, pri kateri se zamenja predznak koeficienta, se imenuje inverzijska temperatura (Ti) in je odvisna tlaka plina pred ekspanzijo. Če ima plin na koncu temperaturo manjšo od inverzijske, se pri razširjanju ohladi. Za večino plinov pri atmosferskem tlaku je inverzijska temperatura višja od sobne, zato se ohladijo. Le vodik in helij se pri takih pogojih segrejeta, ker so privlačne sile v teh dveh plinih zelo šibke.

Osebna orodja