Джоуля - Томсона эффект. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Джоуля - Томсона эффект - изменение температуры газа при стационарном адиабатич. протекании его через пористую перегородку. Обнаружен и исследован Дж. П. Джоулем и У. Томсоном (W. Thomson) в 1852-62. В процессе Джоуля-Томсона газ, к-рый первоначально занимал объём V₁ при давлении P₁, перетекает через пористую перегородку, занимая после перехода объём V₂ при давлении P₂. Над системой совершается работа P₁V₁-P₂V₂, равная изменению внутр. энергии газа U₂-U₁, поскольку пористая перегородка гасит все его макроскопич. движения. Следовательно, при протекании газа в условиях тепловой изоляции остаётся постоянной энтальпия

. Из условия постоянства H следует, что изменение температуры T на единицу давления (дифференциальный Д.-T. э.) равно

где

- теплоёмкость при пост. давлении. Назв. "дифференциальный" означает малость величин

Для идеального газа Д.-T. э. равен нулю, а для реальных газов его знак зависит от знака выражения

, к-рый определяется ур-нием состояния. Если при протекании газа через пористую перегородку темп-pa убывает,

, то Д.-T. э. наз. положительным, если же темп-pa возрастает,

, то Д.-T. э. наз. отрицательным. Темп-pa T_i, при к-рой Д.-T. э. меняет знак, наз. температурой инверсии. Совокупность точек инверсии на диаграмме P, T наз. кривой инверсии (рис.). Данному давлению P соответствуют две точки инверсии, между к-рыми Д.-T. э. положителен. Для большинства газов (кроме H и Не) верхняя точка

лежит выше комнатной температуры. Для газа, описываемого Ван-дер-Ваальса уравнением, Д.-T. э. положителен, если , где R - газовая постоянная, т. е. константы ур-ния Ван-дер-Ваальса а и b оказывают противоположное влияние на знак Д.-T. э., к-рый определяется конкуренцией сил отталкивания и сил притяжения между молекулами. Кривая инверсии для газа Ван-дер-Ваальса соответствует ур-нию

или в приведённых переменных

, где

- приведённое давление,

- приведённая темп-pa,

- критич. давление, Т_кр=

- критическая температура.

Кривая инверсии для дифференциального Д.-T. э. в приведённых переменных

. Сплошная кривая соответствует газу Ван-дер-Ваальса, пунктирная - экспериментальным данным для H,.

В процессе Джоуля-Томсона энтропия возрастает, это необратимый процесс. Д.-T. э.- один из осн. способов получения низких температур. Обычно для этой цели применяют Д.-T. э. в комбинации с адиабатич. расширением газа. Дифференциальный Д.-T. э. невелик, для воздуха

град/атм

0,25*10^-5 град/Па. В технике используют интегральный Д.-T. э., при к-ром давление изменяется в широких пределах. Измерение Д.-T. э. позволяет установить ур-ние состояния реального газа.

Литература по эффекту Джоуля - Томсона

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.