什么是焦耳-汤姆孙效应？什么是反转曲线？如何冷却气体？

焦耳-汤姆孙效应是描述气体在节流过程中温度随压强变化的现象。当气体通过多孔塞或节流阀膨胀时，会发生这种温度变化，这个过程称为绝热节流膨胀，是一个不可逆过程。“由于过程在绝热系统中进行，外界做的功等于系统内能的改变，即U2-U1=p1V1-p2V2”2。这个效应在制冷系统、液化器、空调和热泵的发展中起到了非常重要的作用3。

反转曲线是指对于给定压力，真实气体存在一个特定的温度，称为焦耳-汤姆孙反转温度。在这个温度以上，气体温度会随着压力的增加而上升；在这个温度以下，气体温度会随着压力的增加而下降；刚好在这个温度时，气体温度不随压力变化8。“许多气体的在1大气压力下的反转温度高于室温”8。

冷却气体的方法之一是利用焦耳-汤姆孙效应。对于低于反转温度的气体，可以通过节流过程使其膨胀，从而降低温度。“对于低于 621 K 的 N 2 气体，可以使用焦耳-汤姆逊膨胀来冷却气体，直到形成液态 N 2”9。此外，大多数液体（如液压油）通过Joule-Thomson节流过程会被加热，而不是冷却7。因此，选择合适的气体和操作条件是实现气体冷却的关键。