J

Joule

Maßeinheit der Arbeit

Joule-Thompson-Effekt

beschreibt das thermische Verhalten von (realen) Gasen bei Druckänderung. Die Richtung der Temperaturänderung wird vom à Joule-Thomson-Koeffizienten des Gases bestimmt. Ein à ideales Gas ändert seine Temperatur nicht bei Druckänderungen. Die meisten à realen Gase, wie z.B. Luft, werden kälter, wenn sie entspannt werden. Die liegt daran, dass der mittlere Molekülabstand zunimmt. Um die Gasmoleküle von einander zu trennen muss Arbeit (Energie) eingesetzt werden. Diese Energie wird der kinetischen Energie des Gases (der Gasmoleküle) entzogen. Dadurch wird das Gas insgesamt abgekühlt.

Joule-Thomson-Koeffizient

Die Stärke und Richtung der Temperaturänderung beim Joule-Thompson-Effekt wird durch den Joule-Thomson-Koeffizient μ beschrieben:

μJT =

dT dp

Er ist die partielle Ableitung der Temperatur T nach dem Druck p. Im Allgemeinen kühlen sich Gase bei Ausdehnung ab, während sie sich bei Kompression erwärmen. Dazu gehören etwa Kohlendioxid und Luft. In diesem Fall ist der Joule-Thomson-Koeffizent (bei Raumtemperatur) positiv. Einige Gase wie Wasserstoff oder Helium verhalten sich umgekehrt. Sie erwärmen sich bei Ausdehnung und kühlen sich bei Kompression ab. Sie besitzen einen negativen Joule-Thomson-Koeffizenten. Für ideale Gase gilt: mJT = 0