Effetto Joule

In   t ermodinamica,   l 'effetto   J

oule-­‐Thomson,   o  effetto  Joule-­‐Kelvin,  è  un  fenomeno  per  cui  la  temperatura  

Waals, R la costante universale dei gas e

dalla pressione del gas prima

costante.

dove a e b sono le costanti di Van der

di  un  gas  reale  aumenta  o  diminuisce  in  seguito  ad  una  compressione  o  ad  una  espansione  condotta  ad  

C il calore specifico molare a pressione

p dell'espansione. Per tutti i gas reali

entalpia   costante,   ovvero  una   trasformazione   adiabatica  dalla  quale  non  si  estrae  alcun  lavoro.  

Waals, R la costante universale dei gas e

costante.

Il valore di dipende dal gas preso in

Quando   un  gas  reale   (in  c

ontrapposizione   a  quanto  avviene  per  un  gas  ideale)  si  espande  liberamente  a  

C il calore specifico molare a pressione

questo valore è uguale a 0 nel punto

p entalpia   costante,   la   temperatura   può  sia   aumentare  che  diminuire,  in  modo  dipendente  dalle  condizioni  

esame, così come dalla temperatura e

costante. chiamato punto di inversione e, come

Il valore di dipende dal gas preso in

iniziali   di  pressione   e

 temperatura.   Per  una  data  pressione,  un  gas  reale  ha  una  temperatura  di  

dalla pressione del gas prima

esame, così come dalla temperatura e

inversione  

Joule-­‐Thomson   (Kelvin):   se  l'espansione   ad  entalpia  costante  avviene  ad  una  temperatura  

spiegato sopra, la temperatura di

Il valore di dipende dal gas preso in

dell'espansione. Per tutti i gas reali

maggiore   a   quella   d

i   inversione  s

i  ha  un  aumento  di  temperatura,  ad  una  temperatura  minore  a  quella  di  

dalla pressione del gas prima

inversione Joule-Thomson (Kelvin) è

esame, così come dalla temperatura e

questo valore è uguale a 0 nel punto

inversione,   a l   c

ontrario,   l a  s

tessa   e

spansione  provoca  un  raffreddamento.  Per  la  maggior  parte  dei  gas  a  

dell'espansione. Per tutti i gas reali

dalla pressione del gas prima

la temperatura alla quale il coefficiente

pressione   a tmosferica,   l a  temperatura   d

i  i

nversione  è  abbastanza  elevata  (più  alta  della  temperatura  

chiamato punto di inversione e, come

questo valore è uguale a 0 nel punto

dell'espansione. Per tutti i gas reali

ambiente),   q

uindi   l a   m aggior   p arte   d

ei   g as   a  tali  condizioni  di  temperatura  e  pressione  vengono  

cambia di segno.

spiegato sopra, la temperatura di

chiamato punto di inversione e, come

questo valore è uguale a 0 nel punto

raffreddati  attraverso  una  espansione  isoentalpica.  La  variabilità  dei  valori  della  temperatura  di  

inversione Joule-Thomson (Kelvin) è

spiegato sopra, la temperatura di Coefficiente di Joule-Thomson per vari gas a pres

chiamato punto di inversione e, come

inversione   è

 legata   all'entità   d

elle  interazioni  molecolari  esistenti   nei  gas  reali.  

In qualsiasi espansione, la pressione del

la temperatura alla quale il coefficiente

inversione Joule-Thomson (Kelvin) è

spiegato sopra, la temperatura di

Il  coefficiente   di  Joule-­Thomson   (Kelvin)  

cambia di segno.

gas diminuisce e quindi il segno di è

la temperatura alla quale il coefficiente

inversione Joule-Thomson (Kelvin) è

cambia di segno.

la temperatura alla quale il coefficiente

sempre negativo. Ricordandoci questo, la tabella riportata in seguito spiega in modo sche

Coefficiente di Joule-Thomson per vari gas a pressione atm

In qualsiasi espansione, la pressione del

Il   coefficiente   di  Joule-­‐Thomson   (Kelvin)   è  d

efinito  come   il   cambiamento   d

i  temperatura   rispetto   al  

cambia di segno. Coefficiente di Joule-Thomson per vari gas a pressione atmosferica.

[3]

effetto Joule-Thomson scaldi o raffreddi un gas reale:

cambiamento   di   pressione   in   un  processo   Joule-­‐Thomson   (

variazione   d

i  pressione   i

soentalpica):  

In qualsiasi espansione, la pressione del

gas diminuisce e quindi il segno di è

Coefficiente di Joule-Thomson per vari gas a pressione atmosferica.

In qualsiasi espansione, la pressione del

gas diminuisce e quindi il segno di è

sempre negativo. Ricordandoci questo, la tabella riportata in seguito spiega in modo schematico q

gas diminuisce e quindi il segno di è

sempre negativo. Ricordandoci questo, la tabella riportata in seguito spiega in modo schematico quando l'

Se il punto è allora è dato che la è quindi deve essere

[3]

effetto Joule-Thomson scaldi o raffreddi un gas reale:

sempre negativo. Ricordandoci questo, la tabella riportata in seguito spiega in modo schematico quando l'

[3]

effetto Joule-Thomson scaldi o raffreddi un gas reale:  

[3]

dentro la curva di inversione positivo sempre negativo negativo

effetto Joule-Thomson scaldi o raffreddi un gas reale:  

Se il punto è allora è dato che la è quindi deve essere dunqu

dove a e b sono le costanti di Van der

dove   a  e

  b   sono   le   costanti   di  Van  der   W aals,   R

 la  c

ostante   u niversale   dei   gas   e  C

p  il  calore   specifico  

Se il punto è allora è dato che la è quindi deve essere dunque il gas

fuori dalla curva di inversione negativo sempre negativo positivo

Waals, R la costante universale dei gas e

molare   a  p ressione   costante.  

Se il punto è allora è dato che la è quindi deve essere dunque il gas

dentro la curva di inversione positivo sempre negativo negativo si raf

C il calore specifico molare a pressione

p

dentro la curva di inversione positivo sempre negativo negativo si raffredda

Il  valore   di    d

ipende   dal  gas  preso   in  esame,  c

osì  come   dalla  temperatura  e

 dalla  pressione  del   gas   prima  

costante.

dentro la curva di inversione positivo sempre negativo negativo si raffredda

fuori dalla curva di inversione negativo sempre negativo positivo si ris

dell'espansione.   P

er   t utti   i

  g as   r

eali   q

uesto   v

alore   è

  u guale   a   0

  n el   p unto   c

hiamato   p unto   d

i   i

nversione   e,  

L'elio, l'idrogeno e il neon sono dei gas per cui le temperature di inversione Joule-Thoms

fuori dalla curva di inversione negativo sempre negativo positivo si riscalda

come   s

piegato   s

opra,  la  temperatura   di  inversione   J

oule-­‐Thomson   (

Kelvin)   è  la  temperatura   a lla  quale  il  

fuori dalla curva di inversione negativo sempre negativo positivo si riscalda

Il valore di dipende dal gas preso in

atmosfera sono molto basse (per l'elio ad esempio è circa -222 °C). Quindi questi gas si ri

coefficiente   c

ambia   d

i   s

egno.   esame, così come dalla temperatura e

L'elio, l'idrogeno e il neon sono dei gas per cui le temperature di inversione Joule-Thomson ad un

L'elio, l'idrogeno e il neon sono dei gas per cui le temperature di inversione Joule-Thomson ad una

espandere a entalpia costante a temperatura ambiente.

In   qualsiasi   e spansione,   l a  pressione   d

el   gas   d

iminuisce   e  quindi   i

l  segno  d

i   P  è  sempre  negativo.  

dalla pressione del gas prima Δ

L'elio, l'idrogeno e il neon sono dei gas per cui le temperature di inversione Joule-Thomson ad una

atmosfera sono molto basse (per l'elio ad esempio è circa -222 °C). Quindi questi gas si riscaldera

atmosfera sono molto basse (per l'elio ad esempio è circa -222 °C). Quindi questi gas si riscalderanno se fatt

L'elio,   l'idrogeno   e

  il  neon   sono   d

ei   g as   p er  cui  l e   t emperature   d

i  i

nversione   Joule-­‐Thomson   ad  una  

dell'espansione. Per tutti i gas reali

atmosfera sono molto basse (per l'elio ad esempio è circa -222 °C). Quindi questi gas si riscalderanno se fatti

espandere a entalpia costante a temperatura ambiente.

atmosfera   sono  m olto  basse   (

per  l'elio  ad   e

sempio  è  circa  -­‐222  °C).  Quindi  questi  gas  si  riscalderanno  se  

questo valore è uguale a 0 nel punto

espandere a entalpia costante a temperatura ambiente.

È da notare come sia sempre nullo