Температура Томсона

Еще с 1882 г. [122] было известно, что углеродные нити дают отрицательные ионы, а металлические пластинки дают положительные ионы при низких температурах и отрицательные ионы при высоких температурах. Томсон [452] в 1899 г. показал, что отрицательные ионы, выделяющиеся из горячей углерод ной нити при низком давлении, были электронами и что постепенное повышение температуры и понижение давления увеличивали отношение числа отрицательных ионов к числу положительных ионов, выделяемых поверхностью металла. Теория Томсона [450] учитывает проводимость металлов, приписываемую присутствию в них электронов. Когда на тепловое движение этих электронов накладывается электрическое поле, то оно заставляет их двигаться с определенной средней скоростью в направлении падения потенциала. Это движение электронов является электрическим током. При повышении температуры увеличивается энергия теплового движения внутренних электронов и при определенной температуре, характерной для каждого металла, она может стать достаточно большой для выноса электронов наружу через поверхность нагретого тела. Таким образом происходит излучение электронов, и величина излучения является преимущественно функцией природы излучающего вещества, температуры, давления и вида окружающей среды, а также разности контактных потенциалов. [c.248]

Считаем, что поток есть электрический ток, а разность температур. Томсон рассматривал второй член правой части этого уравнения как обратимую часть, приравнивал ее нулю и пренебрегал первым и последним членами, т. е. необратимым теплом Джоуля и теплопроводностью. Больцман проделал специальное исследование и пришел к выражению (64), но, конечно, не мог объяснить этой процедуры Томсона. Теперь мы видим, что причиной правильного результата является не разделение явления на обратимую и необратимую части, а справедливость соотношений Онзагера [c.266]

В своих работах французский физик Никола Леонар Сади Карно (1796—1832), английский физик Уильям Томсон, впоследствии лорд Кельвин (1824—1907), и немецкий физик Рудольф Джулиус Эмануэль Клаузиус (1822—1888) развили механическую теорию теплоты. Было показано, что при самопроизвольном переходе теплоты от точки с более высокой температурой к точке а более низкой температурой работа производится только в случае существенной разности температур, ибо часть теплоты неизбежно рассеивается в окружающую среду. Этот вывод можно обобщить и распространить на любой= вид энергии. [c.108]

Работа Ван-дер-Ваальса ясно показала, что для водорода эффект Джоуля — Томсона наблюдается только после того, как температура его снизится ниже некоторого определенного значения. И чтобы снизить температуру водорода до требуемого значения, перед проведением цикла расширения газ следует охладить. [c.122]

Газообразный водород можно охладить до очень низких температур, погружая его в жидкий кислород, помещенный в сосуд Дьюара, и затем сжижить, используя эффект Джоуля — Томсона. В )898 г. Дьюар первым получил жидкий водород. [c.122]

Эффект Джоуля-Томсона может быть использован для активного воздействия на пласт холодом или теплом. Охлаждение или замораживание забоя скважины путем продавливания нефтяного газа через дроссельный элемент, опущенный в скважину на насосно-компрессорных трубах, не представляет технических трудностей. В связи с этим можно осуществить внутрипластовое замораживание путем создания в пласте холодного кольца вокруг скважины на заданном расстоянии от ее оси с температурой ниже нуля, причем забойная температура может оставаться начальной такое кольцо не пропускает воды к застывшей нефти и может быть использовано как для разобщения пластов, так и для многократного гидроразрыва. [c.8]

Джоуля-Томсона (дифференциальный коэффициент дросселирования), смысл которого состоит в следующем если флюид адиабатически (без теплообмена с окружающей средой) преодолевает гидравлическое сопротивление и из области с давлением р перетекает в область с давлением р 6р, то температура в нем увеличивается на 6Т= Ьр. Такой процесс называется идеальным дроссельным, энтальпия при этом сохраняется. Таким образом, по определению [c.320]

Интересно, что коэффициент Джоуля-Томсона, будучи функцией термодинамического состояния, существенно зависит от давления. На рис. 10.4 приведена зависимость от р для газоконденсатной смеси Карачаганакского месторождения для пластового диапазона температур. На графике видна точка инверсии р , в которой меняет знак. Таким образом, газообразная пластовая смесь на пути к скважине сначала немного разогревается, а потом начинает охлаждаться. [c.323]

Как следует из диаграммы i — Т для воздуха (рис. IX-48), эффект Джоуля — Томсона зависит не только от начального давления расширяющегося газа (возрастает с повышением давления) ), но и от его начальной температуры. Чем ниже начальная темпера тура газа, тем выше эффект Джоуля — Томсона (табл. IX-5). Он равен нулю в точке инверсии, выше которой газ нагревается при расширении (для воздуха при 200 ат температура инверсии 240 °С). [c.392]

Уравнение (111-17) рассмотрено в работе Томсона [239]. Зависимость давления пара от температуры до критической точки удовлетворительно описывается формулой Кокса [240]. [c.195]

Джоуль и в. Томсон установили опытным путем, что при расширении реальных газов их температура изменяется (аффект Джоуля—Томсона), и количественно изучили это явление (1852—1862). [c.152]

Для реальных газов коэффициент Джоуля—Томсона в общем случае не равен нулю и зависит от давления и температуры. Однако при определенных значениях р и Т он становится равным нулю. Этим значением ри Т соответствуют точки инверсии эффекта Джоуля—Томсона, так как когда давление и температура газа достигают указанных значений, происходит изменение (инверсия) знака коэффициента a.J. [c.154]

Расчет коэффициента Джоуля-Томсона и нахождение инверсионных кривых различных газов имеют большое значение для техники получения низких температур, в которой используется процесс дросселирования газов. Так, для водорода верхние температуры инверсии при давлениях I и 100 атм равны соответственно —73 и —92 °С. Следовательно, при комнатных температурах дросселирование водорода приведет к его нагреванию (а <0). [c.155]

Очевидно, существует простое соотношение между объемом газа и температурой (если давление постоянно). Однако его математическое выражение оказывается сложным из-за необходимости иметь дело с отрицательными по Цельсию температурами. Эту проблему разрешил лорд Кельвин (Уильям Томсон, английский исследователь), предложив новую температурную шкалу. [c.390]

Этот процесс не вполне обратим. В качестве примера снова упомянем тормозящий автомобиль, о котором уже говорилось в разд. 3-6. В общем случае невозможно преобразовать беспорядочное молекулярное движение в координированное движение всего тела как единого целого со 100%-ной эффективностью. Невозможность осуществления такого процесса является содержанием второго закона термодинамики. В середине XIX в. были предложены две несколько отличающиеся формулировки этого закона. Одна из них, предложенная Вильямом Томсоном, гласит Невозможно превратить какое-либо количество теплоты полностью в работу без того, чтобы часть этой теплоты не оказалась растраченной при более низкой температуре . Вторая формулировка принадлежит Рудольфу Клаузиусу Невозможно осуществить перенос тепла от более холодного тела к более горячему телу, не затрачивая для этого работу . Обе формулировки представляют со- [c.54]

Тепловой режим газопроводов. Подземные газопроводы постоянно находятся в состоянии теплообмена с окружающей средой. Образование гидратов, отложение парафинистых осадков, выпадение конденсата углеводородов и воды — обычные явления, имеющие место при эксплуатации газопроводов. Изменение температуры в газопроводе зависит от трех факторов охлаждения или нагревания потока в трубе за счет теплообмена с окружающей средой, снижение температуры за счет падения давления (эффект Джоуля—Томсона), нагревание потока за счет превращения работы по определению сил трения в тепло внутреннего теплообмена. Последний фактор играет незначительную роль и его можно пе учитывать при расчете температурного режима газопровода. [c.168]

Из-за эффекта Джоуля—Томсона температура ного профиля участка газо-газа в газопроводе может оказаться ниже темпе- провода [c.169]

Он однозначно определяется температурами теплоприемника и теплоотдатчика и не зависит от вида вещества. Используя это соотношение, как показал В. Томсон (Кельвин), можно построить температурную шкалу, не зависящую от вида какого-нибудь термометрического вещества. Она практически совпадает со шкалой, построенной на основе законов идеальных газов. [c.214]

На основе исследований Р. Майера (1842), Д. Джоуля (1843) и Г. Гельмгольца (1847 г.) была установлена эквивалентность теплоты и различных видов работ, что позволило сформулировать 1-й закон термодинамики. Этому же способствовал закон Г. И. Гесса о тепловых эффектах химических процессов (1738 г.). В 1850 г. Р. Клаузиус обосновал существование внутренней энергии и независимо от В. Томсона (1848 г.) сформулировал 2-ой закон термодинамики. В. Томсон (лорд Кельвин) вводит понятие абсолютной температуры, а Клаузиус на основе [c.14]

Постулат В. Томсона определяет, что циклически действующая тепловая машина будет являться источником работы, если рабочее тело участвует в круговом процессе между нагревателем и холодильником, которые находятся при разных температурах. Рабочее тело тепловой машины принимает от нагревателя теплоту в количестве при температуре T и передает холодильнику теплоту в количестве Са при температуре Т2 (Т2<.Т ). Разность теплот С]— 2 определяет количество теплоты, пошедшее на производство работы, Численные значения КПД могут быть определены по формулам, приведенным выше. Объединяя формулы (4.4) и (4.5), можно для обратимого процесса из них получить соотношение, определяющее принцип существования энтропии. Однако вначале для выявления новой функции рассмотрим две теоремы Карно С. и Клаузиуса Р. [c.88]

Детальные исследования Томсона [55] показали, что по уравнению Антуана получаются значения, наиболее близкие к экспериментальным данным. Константы а и Ь уравнения Антуана можно вычислить, если известны температуры кипения вещества при двух давлениях р и р . [c.63]

Для жестких сфер или любого другого потенциала, вириальные коэффициенты которого не зависят от температуры, коэффициент Джоуля—Томсона не позволяет иолучить другой информации, кроме той, которая вытекает непосредственно из вириальных коэффициентов. Таким образом, уравнение (2.150) после приравнивания нулю всех температурных производных будет иметь вид [c.176]

Соотношения в таком виде были предложены без доказательства в работе [28]. В, С к D были получены прямым численным интегрированием [24, 29], что позволило проверить эти асимптотические формулы. Значения коэффициентов В, С н D в интервале температур Т от 10 до 10 изменяются следующим образом В —от 1,006 до 1,094, С — от 0,626 до 0,628 и D — от 0,280 до 0,174. Коэффициент Джоуля—Томсона с учетом приведенных выше выражений вычисляется по формуле [c.181]

Теорема Карно, как показал Томсон, может быть использована для определения термодинамической или абсолютной температуры. Согласно (4.1), [c.20]

Уравнения (4.10) и (4.11) представляют собой определение абсолютной температуры по Томсону. Чтобы получить температурную шкалу, рассматривают обратимый цикл между температурами плавления и кипения воды при нормальном давлении (1 атм) и делят температурный интервал на 100 единиц. Тогда [c.22]

Эффектом Джоуля — Томсона называют тот факт, что в описанном опыте в общем случае Т/ Тц, а именно может быть Г/ Тц. Поэтому задача теории состоит в расчете изменения температуры из заданного изменения давления. [c.130]

Эффект Джоуля — Томсона является важным вспомогательным средством в низкотемпературной технике. Его практическое использование требует, с одной стороны, чтобы описанный процесс был непрерывным, с другой стороны, газ должен быть предварительно охлажден до температуры ниже инверсионной. Тогда эффект Джоуля — Томсона можно использовать вплоть до температуры сжижения газа. [c.131]

Получить жидкий гелий первым удалось голландскому физику Хейке Камерлинг-Оннесу (1853—1926). В 1908 г. он сначала охладил гелий в ванне с жидким водородом, а затем, использовав эффект Джоуля — Томсона, получил при температуре 4 К жидкий гелий . [c.122]

Понятие абсолютный ш/ль — спмая низкая из возможных температур — впертые было введено Томсоном (лордом Кельвином) в 1848 г. В признание его приоритета шкала абсолютных температур получила название шкалы Кельвина. В 190(1 г. Нернст показал, что при стремлении температуры к абсолютному нулю все изм- нения состояния системы пе изменяют ее энтропии (третье начало термодинамика), или, другими словами, при помощи конечной последовательности термодинамических процессов нельзя достичь температуры, равной абсолютному нулю. [c.122]

В дроссельных холодильных циклах используется эффект Джоуля — Томсона. Эти циклы достаточно эффективны при больших перепадах на дросселе. Со снижением перепада их эффективность резко падает. В условиях небольших перепадов шачительно более эффективно расширение газа в детандерах. Однако для получения очень низких температур, приближающихся к началу сжижения газа, эффективность детандеров тювь снижается. Это объясняется резким отклонением свойств реальных газов от идеальных при температурах, близких к температуре сжижения. В этих условиях резко падает способность газа к расширению, растут потери холода и возникает опасность гидравлических ударов. Современш ш конструкции детандеров допускают конденсацию жидкости в детандере до 20 мае. 7о- [c.134]

Пусть в пласт толщиной h с теплоемкостью с через скважину закачивается горячая (или холодная) вода с температурой 7 (/), отличной от начальной пластовой Tq, и постоянньпи расходом Q. Если считать кровлю и подошву пласта теплоизолированными и пренебречь оттоком теплоты через кровлю и подошву, а также не учитывать теплопроводность в самом пласте и эффект Джоуля-Томсона, то задача об опреде-ленш поля температуры пласта упрощается. В этом случае уравнение (10.56) для рассматриваемого плоскорадиальиого течения принимает следующий вид [c.325]

Аналогично, сильно сжатый газ, расширяясь при i = onst (с помощью дроссельного клапана), охлаждается вследствие производства внутренней работы (эффект Джоуля — Томсона), однако достигаемое таким образом снижение температуры слишком мало, чтобы добиться полного сжижения газа. Неоднократное повторение сжатия и расширения с использованием при этом эффективного противоточного теплообменника позволяет использовать данный, процесс в промышленности. [c.392]

Впоследствии У. Томсон (1824-1907) выдвинул предположение,, что температура — 273°С представляет собой абсолютный минимум температур, ниже которого невозможно опуститься. В настоящее время ученые пользуются абсолютной шкалой температур Кельвина, в которой О К = = — 273Д5 С, а О С = 273,15 К . В этой шкале закон Гей-Люссака принимает вид [c.124]

Томсону, который впоследствии стал лордом Кельвином, в то время было 26 лет. Ни он, ни Фарадей, также бывший на заседании, не были убеждены в правоте доводов Джоуля, основанных на измерениях повышения температуры на сотые доли градуса однако много позже Джоуль получил дополнительные данные, усилившие его позицию. Впоследствии Томсон писал, что спустя две недели после заседания 1847 г. он шел пешком недалеко от Шамоникса, собираясь начать восхождение на Монблан, когда... [c.10]

На рис. 118 приводится диаграмма температур кипения различных веществ при атмосферном давлении и марки стали, которые применяются в криогенной технике. На рис. 119 показана принципиальная технологическая схема гелиевого производства, основанного на эффекте Джоуля—Томсона. Газ отбирается из газопровода, давление в котором составляет около 35 кгс/см , осушается и поступает на низкотемпературное разделение. В данном случае холодильный цикл заключается в охлаждении газа и последующем расширении его в дросселе. В результате расширения около 80% исходного газа сжижается и выде- [c.196]

Обычно во всех экспериментальных работах давление и температуру определяют непосредственно с помощью манометров и термометров, хотя не менее точные результаты измерений дают и относительные методы. Для определения молярного объема и плотности применяются самые различные методы измерения. Наиболее простым и прямым путем является определение массы газа и занимаемого им объема, по которым можно найти и = У1п и р = п1У. Непосредственное определение плотности можно также осуществить с помощью метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и по результатам измерений показателя преломления. Можно использовать также относительный метод определения плотности, если имеется газ, отклонение которого от идеального газа хорошо известно. Кроме того, для определения плотности можно использовать методы, основанные на эффекте расширения газа. Из этих методов широко известны метод адиабатического расширения (метод Джоуля— Томсона) и метод последовательного изотермического расширения (метод Барнетта). [c.73]

Джоуль и Томсон в своих первых опытах пользовались вентилем, но затем заменили его пористым дросселем. Дроссельный вентиль применяли Ольшевский [142], Брэдли и Хейл [143] и Дальтон [144]. Джонстон [145] установил, что основным источником ошибок в ранних измерениях являлся термический эф фект кинетической энергии струи . С помощью этого эффекта неупорядоченная энергия теплового движения превращается в упорядоченную кинетическую энергию струи, что приводит к снижению температуры на выходе из вентиля. Джонстон [145] разработал вентиль специальной конструкции для уменьшения этого эффекта и тепловых потерь. Тонкий корпус вентиля был сделан из монеля, клапан — из черного дерева, а седло клапана— из железного дерева. Этот вентиль использовался при измерениях адиабатного дроссель-эффекта водорода и дейтерия при температурах жидкого воздуха и комнатной температуре [146]. Дроссельный вентиль, или диафрагма, использовался также в работах [147—150]. [c.109]

В этой главе детально рассмотрена проблема получения информации о межмолекулярных силах из экспериментальных данных по вириальным коэффициентам (и коэффициенту Джоуля— Томсона). На основании самых общих наблюдений в отношении межмолекулярных сил можно сделать несколько качественных замечаний. Во-первых, тот факт, что газы конденсируются в жидкости, позволяет сделать предположение о существовании сил притяжения между молекулами на больших расстояниях. Во-вторых, очень сильное сопротивление жидкостей сжатию свидетельствует о том, что на небольших расстояниях действуют силы отталкивания, резко изменяющиеся с расстоянием. При условии парной аддитивности сил можно ожидать, что потенциальная энергия взаимодействия между двумя молекулами изменяется таким образом, как показано на фиг. 4.1. [Эта потенциальная энергия может зависеть также от ориентации, если молекулы не являются сферически симметричными, а в некоторых случаях иметь отклонения (на фиг. 4.1 не показаны), которые несущественны для общего рассмотрения.] Квантовая механика дает обширную информацию о форме кривой потенциальной энергии, однако точные расчеты на основании этой информации не всегда возможны. Не рассматривая эту дополнительную информацию, поставим перед собой следующий вопрос возможно ли в принципе однозначное определение межмолекулярной потенциальной энергии, если известна зависимость второго вириального коэффициента от температуры Этот вопрос был рассмотрен Келлером и Зумино [1] (см. также работу Фриша и Хелфанда [2]), которые нашли, что только положительная ветвь и г) определяется однозначно [2а], а отрицательная часть (потенциальная яма) может быть известна лишь частично, т. е. определяется ширина ямы как функция ее глубины. Таким образом, потенциальная яма на фиг. 4.1 может быть произвольно смещена вдоль оси г без изменения В Т), если ее ширина не изменяется при смещении. Поэтому для температур, при которых положительная ветвь ы(г) не дает большого вклада в В Т), значения В Т) будут определяться почти одинаково хорошо [c.168]

Источником холода на установках концентр рован Я водорода служит эффект Джоуля — Томсона. Эффект Джоз ля — Томсона состоит в изменении температуры газа ири дросселированпи — сн жении его давления в адиабатических условиях, т. е. при неизменности энтальпии. Изменение температуры при этом определяется по уравнению [c.46]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология