Ջոուլ-Թոմսոնի էֆեկտ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Ջոուլ-Թոմսոնի էֆեկտ, դրոսել-էֆեկտ, գազի ջերմաստիճանի փոփոխությունը ադիաբատ դրոսելման, այսինքն՝ ծակոտկեն միջնորմով, դիաֆրագմայով կամ վենտիլով դանդաղ հոսելիս (առանց շրջակա միջավայրի հետ ջերմափոխանակության) գազի ճնշման նվազման դեպքում։ Հայտնաբերել և հետազոտել են Ջ․ Ջոուլը և Ու․ Թոմսոնը 1852—1862-ին։ Դրոսելման ժամանակ, երբ գազի ճնշումը p1-ից նվազում է մինչև p2 արժեքը, նրա ծավալը, ընդհակառակը, V1-ից մեծանում է մինչև V2 արժեքը։ Ընդ որում սկզբում ծախսվում է p1V1 աշխատանք, իսկ այնուհետև գազը, ընդարձակվելով, կատարում է p2V2 աշխատանք։ Իդեալական գազի դեպքում, ըստ Բոյլ-Մարիոտի օրենքի, p1V1=p2V2։ Իրական գազերի դեպքում, ջերմաստիճանի և ճնշման սկզբնական արժեքներից ու գազի տեսակից կախված, p1V1-ը կարող է մեծ կամ փոքր լինել p2V2-ից։

Գազի ջերմաստիճանի ΔТ=Т2—T1 փոփոխությունը դրոսելման ժամանակ (այսինքն՝ Ջոուլ-Թոմսոնի էֆեկտի հետևանքով) պայմանավորված է երկու մեծությամբ․

  1. գազի ընդարձակման ժամանակ մոլեկուլների փոխադարձ ձգողության ուժերի դեմ կատարած աշխատանքի առաջացրած ջերմաստիճանի ΔuT փոփոխությամբ,
  2. pV մեծության փոփոխության հետ կապված աշխատանքի առաջացրած ջերմաստիճանի ΔpVT փոփոխությամբ։

Ջոուլ-Թոմսոնի էֆեկտում հիմնական մեծությունը ΔuТ անդամն է, որը միշտ դրական է և պայմանավորում է գազի հովացումը։ Իսկ ΔpVT մեծությունը կարող է լինել և՝ դրական (p1V1p2V2), և բացասական (p1V1 >p2V2)․ դրա բացարձակ արժեքը սովորաբար ֆոքր է և չի գերազանցում ΔuТ մեծության 10—15%-ը։ Մեծ մասամբ ΔpVT-ն բացասական է, և ΔТ-ն Փոքր է լինում ΔuТ-ից։ Քանի որ ΔuТ-ի մեծությունն ու նշանը կախված են սկզբնական պայմաններից, ուստի միևնույն գազի համար տարբեր ջերմաստիճանների և ճնշումների դեպքում Ջոուլ-Թոմսոնի էֆեկտ կարող է տարբեր լինել՝ դրական (գազը հովանում է) կամ բացասական (գազը տաքանում է)։ Ջոուլ-Թոմսոնի էֆեկտի նշանի փոփոխությունը կոչվում է ինվերսիա (շրջում)։ Սենյակային ջերմաստիճանում գազերի մեծ մասի համար Ջոուլ-Թոմսոնի էֆեկտ ճնշման արժեքների լայն տիրույթում դրական է։ Ջրածնի և հելիումի համար Ջոուլ-Թոմսոնի էֆեկտի սովորական պայմաններում բացասական է, ինվերսիան վրա է հասնում միայն բավականաչափ ցածր ջերմաստիճաններում (հելիումի համար՝ —236°С ջերմաստիճանում)։ ճնշման ոչ մեծ տատանումների դեպքում ΔТ-ի փոքր արժեքներով բնութագրվող Ջ-Թ․ է․ կոչվում է դիֆերենցփալ էֆեկտ։ Դրոսելում ճնշման մեծ անկումների դեպքում գազի ջերմաստիճանը կարող է զգալիորեն փոխվել։ Օրինակ, 17°С սկզբնական ջերմաստիճանում 200-ից մինչև 1 մթն դրոսելման դեպքում օդը հովանում է 35 °C-ով։ Այս ինտեգրալ էֆեկտն ընկած է գազերի հեղուկացման տեխնիկական պրոցեսների հիմքում։ Քանի որ Ջոուլ-Թոմսոնի էֆեկտի մեծությունը որոշվում է միջմոլեկուլային փոխազդեցությամբ, ուստի այն կարեոր նշանակություն ունի իրական գազերի հատկությունների հետազոտման համար։

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանի «Ջոուլ֊Թոմսոնի էֆեկտ» հոդվածից (հ․ 9, էջ 523 )։ CC-BY-SA-icon-80x15.png