描述

各种气体定律说明了温度、压力和体积。当体积不可逆回地上升，这些定律不能清楚说明压力和温度的改变。而在可逆绝热过程中，气体膨涨做了正功，因此温度下降。

可是，真实气体（相对理想气体而言）在等焓环境下自由膨涨，温度会上升或下降（是哪方看初始温度而定）。对于给定压力，真实气体有一个焦耳-汤姆孙反转温度，高于温度时气体温度会上升，低于时气体温度下降，刚好在这温度时气体温度不变。许多气体的在1大气压力下的反转温度高于室温。

焦耳-汤姆孙系数

在焦耳-汤姆孙过程，温度随压力的改变称为焦耳-汤姆孙系数：

对于不同气体，在不同压力和温度下，μ μ -->JT{\displaystyle \mu _{JT}}的值不同。μ μ -->JT{\displaystyle \mu _{JT}}可正可负。考虑气体膨涨，此时压力必下降，故dP<0{\displaystyle dP<0}。

若μ μ -->JT=0{\displaystyle \mu _{JT}=0}，则温度不随压力也不随体积而变，此时气体位于反转点，而此温度称之反转温度。

氦和氢在1个大气压力下，反转温度相当低（例如氦便是−222 °C）。因此，这两种气体在室温膨涨时温度上升。

对于理想气体，μ μ -->JT=0{\displaystyle \mu _{JT}=0}。

原理

温度下降：当气体膨涨，分子之间的平均距离上升。因为分子间吸引力，气体的势能上升。因为这是等焓过程，系统的总能量守恒，所以势能上升必然会令动能下降，故此温度下降。

温度上升：当分子碰撞，动能暂时转成势能。由于分子之间的平均距离上升，每段时间的平均碰撞次数下降，势能下降，因此动能上升，温度上升。

低于反转温度时，前者的影响较为明显，高于反转温度时，后者影响较明显。

应用

卡尔·冯·林德以此制冷。

参考

Zemansky, M.W. Heat and Thermodynamics. McGraw-Hill. 1968. , p.182, 335

Schroeder, Daniel V. Thermal Physics. Addison Wesley Longman. 2000. , p.142

Kittel, C., and Kroemer, H. Thermal Physics. W.H. Freeman and Co. 1980. 

Perry, R.H. and Green, D.W. Perry"s Chemical Engineers" Handbook. McGraw-Hill Book Co. 1984. ISBN 978-0-07-049479-4. 

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