ジュール・トムソン効果

デジタル大辞泉

ジュール‐トムソン‐こうか〔‐カウクワ〕【ジュールトムソン効果】

読み方：じゅーるとむそんこうか

圧縮した気体を細孔から噴出させて急に膨張させると、気体の温度が変化する現象。常温では、ほとんどの気体は温度が下がる。気体の液化に利用する。1861年、ジュールとトムソン（W.Thomson）が実験で確認した。

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ジュール＝トムソン効果

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/08/05 00:13 UTC 版)

ジュール＝トムソン効果（ジュール＝トムソンこうか、英: Joule–thomson effect）とは、気体を多孔質壁を通して両側の圧力を一定に保ちながら膨張させた時に温度が変化することである。1852年に観測された現象に対して、ジェームズ・プレスコット・ジュールとウィリアム・トムソン（ケルビン卿）によって1861年に提唱された。この現象は気体の液化などに今日も応用されている。1908年にヘイケ・カメルリング・オネスはこの効果を利用して、ヘリウムの液化できる温度0.9 K (= −272.25 °C) を達成した。

この膨張の過程はジュール＝トムソン膨張 (Joule–thomson expansion) と呼ばれる。膨張に伴って温度が下降するか、上昇するかは膨張前の温度によって決まり、温度の上昇と下降が入れ替わる温度は逆転温度と呼ばれる。

概要

気体が入る2つの部屋を、多孔質壁を介してつなぎ、2つの部屋それぞれの圧力を均一に保つ条件のもと、一方の部屋から他方へと気体を押し出すというものが、ジュール＝トムソン膨張である。例えば圧力レギュレータで一定圧力に調整されたガスを多孔質を通して大気へ解放する状況がこれに当てはまる。このとき、終状態の圧力は始状態の圧力よりも必ず低くなる。ジュール＝トムソン効果は分子間距離が増大する際、分子間力に対して仕事をするために起こる。そのため理想気体ではこの現象は起こらない。高圧の気体の冷却効果として重要である。また、液化した気体の気化熱による冷却や断熱膨張による冷却とは区別する必要がある。

ジュール＝トムソン係数

ジュール＝トムソン係数 Joule–thomson coefficient
量記号	μJ-T
次元	L3 E−1 Θ
種類	スカラー
SI単位	ケルビン毎パスカル (K/Pa)

ジュール＝トムソン膨張は外部と熱のやり取りを行わない断熱過程であるが、不可逆過程でありエントロピーは増加する。一方で始状態と終状態でエンタルピーは変化せず、等エンタルピー過程であるといえる。圧力と温度で表した状態空間（T-p 図）上に等エンタルピー曲線を描いたとき、この曲線の傾き

$\mu _{\text{J-T}}=\left({\frac {\partial T}{\partial p}}\right)_{H}$

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ジュール＝トムソン効果

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/04/01 00:00 UTC 版)

「熱力学的状態方程式」の記事における「ジュール＝トムソン効果」の解説

ジュール＝トムソン係数 μJT は、先に示したように (∂H/∂P)T に比例する。理想気体では (∂H/∂P)T = 0 なので、理想気体の μJT は常にゼロである。よって、理想気体ではジュール＝トムソン効果が起こらない。

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「ジュールトムソン効果」の例文・使い方・用例・文例

• ジュールトムソン効果という,圧縮空気による温度降下現象