Ջոուլ-Թոմսոնի էֆեկտ

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 Δ_uT փոփոխությամբ,
2. pV մեծության փոփոխության հետ կապված աշխատանքի առաջացրած ջերմաստիճանի Δ_pVT փոփոխությամբ։

Ջոուլ-Թոմսոնի էֆեկտում հիմնական մեծությունը Δ_uТ անդամն է, որը միշտ դրական է և պայմանավորում է գազի հովացումը։ Իսկ Δ_pVT մեծությունը կարող է լինել և՝ դրական (p₁V₁p₂V₂), և բացասական (p₁V₁ >p₂V₂)․ դրա բացարձակ արժեքը սովորաբար ֆոքր է և չի գերազանցում Δ_uТ մեծության 10—15%-ը։ Մեծ մասամբ Δ_pVT-ն բացասական է, և ΔТ-ն Փոքր է լինում Δ_uТ-ից։ Քանի որ Δ_uТ-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 )։