焦耳－汤姆孙效应英文解释翻译、焦耳－汤姆孙效应的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 Joule-Thomson effect

分词翻译：

焦耳的英语翻译：

joule
【化】 joule
【医】 joule

汤的英语翻译：

boiling water; broth; gippo; hot water; soup

姆的英语翻译：

【医】 mho

效应的英语翻译：

effect
【医】 effect

专业解析

焦耳-汤姆孙效应（Joule-Thomson Effect），又称节流效应（Throttling Effect），是热力学中的一个重要现象，指真实气体在绝热且不做外功的条件下，流经多孔塞或阀门等节流装置时，因压力降低而引起温度变化的现象。该效应由英国物理学家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule）和威廉·汤姆孙（William Thomson，即开尔文勋爵）于19世纪中叶通过实验共同发现。

核心原理与定义

过程特点：气体在节流过程中经历的是等焓过程（Enthalpy-conserving Process），即系统总焓保持不变（ΔH = 0）。由于气体通过狭窄通道时存在内摩擦和湍流，压力下降（ΔP < 0），但未对外做功，且过程绝热（Q = 0）。
温度变化方向：温度的变化取决于气体的种类、初始温度和压力。对于大多数真实气体：
- 在常温下，氢气、氦气等少数气体节流后温度升高（负效应）。
- 其他气体（如氮气、氧气）在低于某一特定温度（称为转化温度，Inversion Temperature）时，节流后温度降低（正效应），高于该温度时则升温。
焦耳-汤姆孙系数（μJT）：定义为单位压力变化引起的温度变化，公式为： $$ mu_{mathrm{JT}} = left( frac{partial T}{partial P} right)_H $$ 该系数是判断效应方向的关键：μJT > 0 表示降温，μJT < 0 表示升温。

物理机制与微观解释

气体分子间存在范德华力（吸引或排斥）。当气体膨胀时：

降温区：分子平均距离增大，分子间吸引力占主导，需克服势能，导致分子动能减小（温度下降）。
升温区：分子排斥力显著（如高压下的氢气），膨胀时势能转化为动能，温度上升。

实际应用

焦耳-汤姆孙效应是工业制冷技术的核心原理之一：

气体液化：通过多级节流膨胀循环，将空气、天然气等冷却至液化点（如林德循环）。
制冷系统：家用冰箱、空调中的膨胀阀设计即利用节流降温效应。
天然气处理：在高压管道输送中，通过节流控制温度，防止水合物形成。

权威参考资料

《大英百科全书》（Encyclopædia Britannica）
详细条目："Joule-Thomson effect" 来源：Britannica

美国国家标准与技术研究院（NIST）热力学数据库
气体物性表及焦耳-汤姆孙系数数据来源：NIST Chemistry WebBook

《中国大百科全书·物理学卷》
"焦耳－汤姆孙效应"词条（第三版），中国大百科全书出版社。

经典教材：
Thermodynamics: An Engineering Approach (Yunus Çengel, Michael Boles) — 第7章对节流过程有系统分析。

汉英术语对照

焦耳-汤姆孙效应：Joule-Thomson Effect
节流过程：Throttling Process
等焓过程：Isenthalpic Process
转化温度：Inversion Temperature
焦耳-汤姆孙系数：Joule-Thomson Coefficient (μJT)

网络扩展解释

焦耳-汤姆孙效应（Joule-Thomson effect）是气体在绝热节流过程中因压力变化引起温度改变的现象。以下为详细解释：

定义与发现

该效应由英国物理学家詹姆斯·焦耳和威廉·汤姆孙（开尔文勋爵）于1852年通过改进气体自由膨胀实验首次发现。其核心表现为：真实气体在等焓条件下通过多孔塞或节流阀自由膨胀时，温度会随压力降低而上升或下降。

原理与公式

等焓过程：
气体在节流膨胀过程中焓（H）保持不变，即： $$H = U + pV = text{恒量}$$ 其中(U)为内能，(p)为压强，(V)为体积。
焦耳-汤姆孙系数：
温度变化由系数(mu{text{JT}})决定： $$ mu{text{JT}} = left( frac{partial T}{partial p} right)_H $$
- 若(mu_{text{JT}} > 0)，气体降温（正效应）；
- 若(mu_{text{JT}} < 0)，气体升温（负效应）；
- 反转温度是区分正负效应的临界温度。

关键特征

反转温度：
每种气体存在特定的反转温度。例如，氢气在1大气压下的反转温度为−222°C，因此室温下膨胀会升温；而多数气体（如氮气、氧气）在常温下膨胀会降温。
理想气体与真实气体差异：
理想气体因无分子间作用力，(mu_{text{JT}}=0)，故无温度变化；真实气体因分子势能与动能转换才会表现出该效应。

应用领域

制冷与气体液化：
利用正效应实现低温，如液化天然气（LNG）生产。
工业设备：
空调、热泵和节流阀设计中需考虑该效应对温度的影响。

示例说明

当自行车轮胎放气时，气体快速膨胀导致气门温度下降，即为焦耳-汤姆孙正效应的直观表现。