Γιατί το υδρογόνο και το ήλιο δεν ικανοποιεί το αποτέλεσμα Joule Thomson;
Joule-Thomson Effect:
* Το φαινόμενο Joule-Thomson περιγράφει τη μεταβολή της θερμοκρασίας ενός πραγματικού αερίου όταν υφίσταται μια διαδικασία αδιαβατικής στραγγαλισμού .
* Αυτό σημαίνει ότι το αέριο επεκτείνεται μέσω ενός πορώδους βύσματος ή βαλβίδας χωρίς να ανταλλάσσει θερμότητα με το περιβάλλον του.
* Για τα περισσότερα αέρια, ψύξη Εμφανίζεται κατά τη διάρκεια του στραγγαλισμού, καθώς η εσωτερική ενέργεια μειώνεται λόγω των εργασιών επέκτασης.
θερμοκρασία αντιστροφής:
* Κάθε αέριο έχει μια θερμοκρασία αντιστροφής , πάνω από την οποία ο στραγγαλισμός προκαλεί θέρμανση αντί για ψύξη.
* Αυτό οφείλεται στην αλληλεπίδραση των διαμοριακών δυνάμεων και στην εσωτερική ενέργεια του αερίου.
* Σε θερμοκρασίες Κάτω Η θερμοκρασία αναστροφής, οι ελκυστικές δυνάμεις κυριαρχούν και η επέκταση προκαλεί ψύξη.
* Σε θερμοκρασίες Πάνω Η θερμοκρασία αναστροφής, οι απωθητικές δυνάμεις κυριαρχούν και η επέκταση προκαλεί θέρμανση.
υδρογόνο και ήλιο:
* Το υδρογόνο και το ήλιο έχουν εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες αντιστροφής (περίπου -80 Κ και -238 Κ, αντίστοιχα).
* Αυτό σημαίνει ότι σε θερμοκρασία δωματίου (περίπου 298 K), είναι πολύ πάνω από τις θερμοκρασίες αντιστροφής τους.
* Επομένως, όταν γκρεμίζεται σε θερμοκρασία δωματίου, υδρογόνο και εμπειρία ηλίου θέρμανση αντί για ψύξη.
Γιατί ονομάζονται "ανεστραμμένα" αέρια;
* Ο όρος "ανεστραμμένος" αναφέρεται στο γεγονός ότι η συμπεριφορά τους στο φαινόμενο Joule-Thomson αντιστρέφεται σε σύγκριση με τα περισσότερα άλλα αέρια σε θερμοκρασία δωματίου.
* Εκθέτουν το φαινόμενο ψύξης μόνο σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, κάτω από τις θερμοκρασίες αντιστροφής τους.
Πρακτικές συνέπειες:
* Αυτό εξηγεί γιατί το υδρογόνο και το ήλιο δεν χρησιμοποιούνται τυπικά στους παραδοσιακούς κύκλους ψύξης.
* Για να επιτευχθεί ψύξη με αυτά τα αέρια, ειδικές μεθόδους όπως η χρήση ενός υγρού αζώτου προ-ψύξη Για να φέρει το αέριο κάτω από τη θερμοκρασία αντιστροφής του απαιτείται.
Συνοπτικά, το υδρογόνο και το ήλιο δεν ικανοποιούν το φαινόμενο Joule-Thomson σε θερμοκρασία δωματίου επειδή είναι "ανεστραμμένα" αέρια, με τις θερμοκρασίες αντιστροφής τους που βρίσκονται πολύ κάτω από τη θερμοκρασία του δωματίου. Αυτό οδηγεί στη θέρμανση κατά τον στραγγαλισμό σε κανονικές συνθήκες, αντί της αναμενόμενης ψύξης.
