焦耳－湯姆孫系數英文解釋翻譯、焦耳－湯姆孫系數的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 Joule-Thomson coefficient

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

系數的英語翻譯：

coefficient; modulus; quotiety
【計】 coefficient
【化】 coefficient
【醫】 coefficient; quotient
【經】 coefficient; parameter; quotient

專業解析

焦耳－湯姆孫系數（Joule-Thomson coefficient），是熱力學中描述真實氣體在絕熱節流膨脹過程中溫度隨壓力變化特性的重要參數。其标準定義和解釋如下：

一、術語定義

中文全稱：焦耳－湯姆孫系數（簡稱：焦湯系數）
英文全稱：Joule-Thomson coefficient
符號表示：通常記為 (mu_{mathrm{JT}})
數學定義：
$$ mu_{mathrm{JT}} = left( frac{partial T}{partial p} right)_H $$ 其中：
- (T) 為溫度，
- (p) 為壓力，
- 下标 (H) 表示過程在等焓（絕熱）條件下進行。

二、物理意義

該系數表征氣體在絕熱節流膨脹（即通過多孔塞緩慢膨脹且無熱交換）時溫度變化的速率：

若 (mu_{mathrm{JT}} > 0)，氣體膨脹後溫度降低（緻冷效應）；
若 (mu_{mathrm{JT}} < 0)，氣體膨脹後溫度升高（緻熱效應）；
若 (mu_{mathrm{JT}} = 0)，溫度不變（此時溫度為反轉溫度）。

三、關鍵影響因素

氣體類型：
- 氫氣、氦氣等在常溫下 (mu_{mathrm{JT}} < 0)（膨脹升溫）；
- 氮氣、氧氣等多數氣體在常溫下 (mu_{mathrm{JT}} > 0)（膨脹降溫）。
溫度與壓力：
每種氣體存在一個反轉曲線（inversion curve），曲線内外 (mu_{mathrm{JT}}) 正負不同。例如氮氣的反轉溫度約為 621 K（348°C）。

四、應用領域

氣體液化（如液化天然氣 LNG）
利用 (mu_{mathrm{JT}} > 0) 的緻冷效應實現氣體降溫液化。

制冷循環（如節流膨脹閥）
冰箱、空調系統中通過節流閥膨脹制冷。

石油天然氣工業
預測高壓氣體在管道中節流時的溫度變化，防止低溫導緻的材料脆裂。

五、權威參考來源

《CRC Handbook of Chemistry and Physics》（化學與物理手冊）
定義焦耳－湯姆孫系數為等焓過程下的壓力-溫度偏導數（Section 6: Thermodynamics）。來源：CRC Press。

NIST Chemistry WebBook（美國國家标準與技術研究院）
提供多種氣體的焦耳－湯姆孫系數實驗數據及反轉曲線。來源：NIST。

《Physical Chemistry》by Peter Atkins（物理化學教材）
從分子間作用力角度解釋系數的正負機制（Chapter 2: First Law of Thermodynamics）。來源：Oxford University Press。

六、擴展說明

該效應由詹姆斯·焦耳和威廉·湯姆孫（後稱開爾文勳爵）于1852年通過多孔塞實驗共同發現，是真實氣體偏離理想行為的典型現象，其微觀機制與氣體分子間引力/斥力平衡相關。

網絡擴展解釋

焦耳-湯姆孫系數（Joule-Thomson coefficient）是描述氣體在絕熱節流過程中溫度隨壓力變化的物理量，其定義和特性如下：

1.定義與數學表達式

焦耳-湯姆孫系數（μ_JT）表示在等焓（H恒定）條件下，溫度隨壓力的變化率，公式為： $$ μ_{JT} = left( frac{partial T}{partial P} right)_H $$ 其中，T為溫度，P為壓力，H為焓。該系數可正可負，具體取決于氣體種類及初始溫壓條件。

2.物理意義

正系數（μ_JT > 0）：壓力降低時溫度下降，稱為緻冷效應，常見于常溫常壓下的多數氣體（如氮氣、氧氣）。
負系數（μ_JT < 0）：壓力降低時溫度升高，稱為緻熱效應，例如氫氣、氦氣在常溫下可能表現此特性。

3.與熱力學過程的關系

焦耳-湯姆孫效應發生在絕熱節流過程中，例如氣體通過多孔塞或閥門時。該過程不可逆且保持焓不變（H₁=H₂），但内能、壓力和體積會變化。實際應用中，該效應被用于氣體液化（如制冷技術）和天然氣輸送中的溫度控制。

4.計算方法

通過實驗或熱力學關系式推導，例如結合焓的表達式和定壓比熱容（C_p）： $$ μ_{JT} = frac{1}{C_p} left( T left( frac{partial V}{partial T} right)_P - V right) $$ 其中V為氣體體積。

5.實際應用中的關鍵點

反轉溫度：每種氣體存在一個溫度阈值，高于此溫度時μ_JT為負，低于則為正。例如，氮氣的反轉溫度約為348°C。
工程意義：在天然氣管道中需控制節流膨脹速度，避免溫度過低導緻管道凍裂。

如需進一步了解推導過程或具體氣體的系數值，可參考熱力學教材或專業文獻。