第9节实际气体的节流膨胀
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μJ-T >0 经节流膨胀后，气体温度降低。 μJ-T <0 经节流膨胀后，气体温度升高。 μJ-T =0 经节流膨胀后，气体温度不变。
习题36 将100℃ ，5×104Pa的水蒸气100 dm3 定温可逆压缩至标准压力(此时仍全为水蒸气)， 并继续在标准压力下压缩到体积为10dm3时为 止(此时已有一部分水蒸气凝结成水)。试计算 此过程的Q、W、 U和 H。假设凝结成水的 体积可忽略不计；水蒸气可视为理想气体。
n p1V1 5104 100 103 1.612 mol RT 8.3145 373
V2
nRT p2
8.3145 373 1.612 110 5
50
dm3
ng,2
p2V3 RT
1105 10 103 8.3145 373
0.322
mol
解:
T=373 K
等温压缩 T=373K
p1=0.05 MPa V1=100 dm3 水蒸气(ng,1)
Q1、W1、 U1和H1
p2=0.1 MPa V2=? 水蒸气(ng,1)
Q2、W2、 U2和H2
等温等压相变
T=373 K
p2=0.1 MPa V3=10 dm3 水(nl)和水蒸气(ng,2)?
nl 1.612 0.322 1.29 mol
第一步是理想气体等温压缩过程
U1=0， H1=0
W1=
nRT ln
p1 p2
1.6128.3145373 ln
5104 1105
3.465
kJ
Q1= -W1=-3.465 kJ
第二步是气体的相变过程，没有相变的不用计算
Q2= ΔH2=-1.29×40.670=-52.464 kJ
W2=-p外×ΔV=-105×(-40×10-3)=4.00 kJ
U2=W2+Q2=-48.464 kJ Q=Q1+Q2= -55.929 kJ
W=W1+W2= 7.465 kJ U=-48.464 kJ H=-52.464 kJ
§1.9 节流膨胀
一、Joule-Thomson实验-节流过程（Throttling Process)
在一个圆形绝热筒的中部有一个多孔塞和 小孔，使气体不能很快通过，并维持塞两边的压 差。
实验装置如图所示。图1是始态，左边有状 态为p1, V1, T1的气体。
图2是终态，左边气体压缩，通过小孔，向右 边膨胀，气体的终态为p2,Leabharlann BaiduV2, T2 。
图1 图2
二、节流膨胀的热力学特征
H2 H1
节流过程是个等焓过程。
三、焦耳-汤姆逊系数(Joule-Thomson coefficient)
1、定义
J-T
(
T p
)
H
2、焦耳-汤姆逊系数的意义
μJ-T 表示经节流过程后，气体温度 随压力的变化率。
μJ-T是体系的强度性质。因为节流过程的dp<0, 所以当：
作业 p32 习题34，37
习题36 将100℃ ，5×104Pa的水蒸气100 dm3 定温可逆压缩至标准压力(此时仍全为水蒸气)， 并继续在标准压力下压缩到体积为10dm3时为 止(此时已有一部分水蒸气凝结成水)。试计算 此过程的Q、W、 U和 H。假设凝结成水的 体积可忽略不计；水蒸气可视为理想气体。
n p1V1 5104 100 103 1.612 mol RT 8.3145 373
V2
nRT p2
8.3145 373 1.612 110 5
50
dm3
ng,2
p2V3 RT
1105 10 103 8.3145 373
0.322
mol
解:
T=373 K
等温压缩 T=373K
p1=0.05 MPa V1=100 dm3 水蒸气(ng,1)
Q1、W1、 U1和H1
p2=0.1 MPa V2=? 水蒸气(ng,1)
Q2、W2、 U2和H2
等温等压相变
T=373 K
p2=0.1 MPa V3=10 dm3 水(nl)和水蒸气(ng,2)?
nl 1.612 0.322 1.29 mol
第一步是理想气体等温压缩过程
U1=0， H1=0
W1=
nRT ln
p1 p2
1.6128.3145373 ln
5104 1105
3.465
kJ
Q1= -W1=-3.465 kJ
第二步是气体的相变过程，没有相变的不用计算
Q2= ΔH2=-1.29×40.670=-52.464 kJ
W2=-p外×ΔV=-105×(-40×10-3)=4.00 kJ
U2=W2+Q2=-48.464 kJ Q=Q1+Q2= -55.929 kJ
W=W1+W2= 7.465 kJ U=-48.464 kJ H=-52.464 kJ
§1.9 节流膨胀
一、Joule-Thomson实验-节流过程（Throttling Process)
在一个圆形绝热筒的中部有一个多孔塞和 小孔，使气体不能很快通过，并维持塞两边的压 差。
实验装置如图所示。图1是始态，左边有状 态为p1, V1, T1的气体。
图2是终态，左边气体压缩，通过小孔，向右 边膨胀，气体的终态为p2,Leabharlann BaiduV2, T2 。
图1 图2
二、节流膨胀的热力学特征
H2 H1
节流过程是个等焓过程。
三、焦耳-汤姆逊系数(Joule-Thomson coefficient)
1、定义
J-T
(
T p
)
H
2、焦耳-汤姆逊系数的意义
μJ-T 表示经节流过程后，气体温度 随压力的变化率。
μJ-T是体系的强度性质。因为节流过程的dp<0, 所以当：
作业 p32 习题34，37