焦耳－湯姆孫效應英文解釋翻譯、焦耳－湯姆孫效應的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Joule-Thomson effect

分詞翻譯：

焦耳的英語翻譯：

joule
【化】 joule
【醫】 joule

湯的英語翻譯：

boiling water; broth; gippo; hot water; soup

姆的英語翻譯：

【醫】 mho

效應的英語翻譯：

effect
【醫】 effect

專業解析

焦耳-湯姆孫效應（Joule-Thomson Effect），又稱節流效應（Throttling Effect），是熱力學中的一個重要現象，指真實氣體在絕熱且不做外功的條件下，流經多孔塞或閥門等節流裝置時，因壓力降低而引起溫度變化的現象。該效應由英國物理學家詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule）和威廉·湯姆孫（William Thomson，即開爾文勳爵）于19世紀中葉通過實驗共同發現。

核心原理與定義

過程特點：氣體在節流過程中經曆的是等焓過程（Enthalpy-conserving Process），即系統總焓保持不變（ΔH = 0）。由于氣體通過狹窄通道時存在内摩擦和湍流，壓力下降（ΔP < 0），但未對外做功，且過程絕熱（Q = 0）。
溫度變化方向：溫度的變化取決于氣體的種類、初始溫度和壓力。對于大多數真實氣體：
- 在常溫下，氫氣、氦氣等少數氣體節流後溫度升高（負效應）。
- 其他氣體（如氮氣、氧氣）在低于某一特定溫度（稱為轉化溫度，Inversion Temperature）時，節流後溫度降低（正效應），高于該溫度時則升溫。
焦耳-湯姆孫系數（μJT）：定義為單位壓力變化引起的溫度變化，公式為： $$ mu_{mathrm{JT}} = left( frac{partial T}{partial P} right)_H $$ 該系數是判斷效應方向的關鍵：μJT > 0 表示降溫，μJT < 0 表示升溫。

物理機制與微觀解釋

氣體分子間存在範德華力（吸引或排斥）。當氣體膨脹時：

降溫區：分子平均距離增大，分子間吸引力占主導，需克服勢能，導緻分子動能減小（溫度下降）。
升溫區：分子排斥力顯著（如高壓下的氫氣），膨脹時勢能轉化為動能，溫度上升。

實際應用

焦耳-湯姆孫效應是工業制冷技術的核心原理之一：

氣體液化：通過多級節流膨脹循環，将空氣、天然氣等冷卻至液化點（如林德循環）。
制冷系統：家用冰箱、空調中的膨脹閥設計即利用節流降溫效應。
天然氣處理：在高壓管道輸送中，通過節流控制溫度，防止水合物形成。

權威參考資料

《大英百科全書》（Encyclopædia Britannica）
詳細條目："Joule-Thomson effect" 來源：Britannica

美國國家标準與技術研究院（NIST）熱力學數據庫
氣體物性表及焦耳-湯姆孫系數數據來源：NIST Chemistry WebBook

《中國大百科全書·物理學卷》
"焦耳－湯姆孫效應"詞條（第三版），中國大百科全書出版社。

經典教材：
Thermodynamics: An Engineering Approach (Yunus Çengel, Michael Boles) — 第7章對節流過程有系統分析。

漢英術語對照

焦耳-湯姆孫效應：Joule-Thomson Effect
節流過程：Throttling Process
等焓過程：Isenthalpic Process
轉化溫度：Inversion Temperature
焦耳-湯姆孫系數：Joule-Thomson Coefficient (μJT)

網絡擴展解釋

焦耳-湯姆孫效應（Joule-Thomson effect）是氣體在絕熱節流過程中因壓力變化引起溫度改變的現象。以下為詳細解釋：

定義與發現

該效應由英國物理學家詹姆斯·焦耳和威廉·湯姆孫（開爾文勳爵）于1852年通過改進氣體自由膨脹實驗首次發現。其核心表現為：真實氣體在等焓條件下通過多孔塞或節流閥自由膨脹時，溫度會隨壓力降低而上升或下降。

原理與公式

等焓過程：
氣體在節流膨脹過程中焓（H）保持不變，即： $$H = U + pV = text{恒量}$$ 其中(U)為内能，(p)為壓強，(V)為體積。
焦耳-湯姆孫系數：
溫度變化由系數(mu{text{JT}})決定： $$ mu{text{JT}} = left( frac{partial T}{partial p} right)_H $$
- 若(mu_{text{JT}} > 0)，氣體降溫（正效應）；
- 若(mu_{text{JT}} < 0)，氣體升溫（負效應）；
- 反轉溫度是區分正負效應的臨界溫度。

關鍵特征

反轉溫度：
每種氣體存在特定的反轉溫度。例如，氫氣在1大氣壓下的反轉溫度為−222°C，因此室溫下膨脹會升溫；而多數氣體（如氮氣、氧氣）在常溫下膨脹會降溫。
理想氣體與真實氣體差異：
理想氣體因無分子間作用力，(mu_{text{JT}}=0)，故無溫度變化；真實氣體因分子勢能與動能轉換才會表現出該效應。

應用領域

制冷與氣體液化：
利用正效應實現低溫，如液化天然氣（LNG）生産。
工業設備：
空調、熱泵和節流閥設計中需考慮該效應對溫度的影響。

示例說明

當自行車輪胎放氣時，氣體快速膨脹導緻氣門溫度下降，即為焦耳-湯姆孫正效應的直觀表現。