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Startseite/Thermodynamik/Joule-Thomson-Effekt

Joule-Thomson-Effekt

Isenthalpe Drosselung: beim idealen Gas ΔT = 0; Lehrkoeffizient μ_JT und Inversionskurve für das reale Gas.

Drossel

300 K
50 bar
5 bar

Gemessene Größen

ΔP-45.0 bar
ΔT0.000 K
T danach300.00 K

Zum Modell

Der Joule-Thomson-Effekt ist die Temperaturänderung eines Gases bei isenthalper Drosselung: ein Strom durch ein Ventil oder eine poröse Wand, bei vernachlässigbarer Nutzarbeit und Q̇ ≈ 0 im stationären Betrieb. Beim idealen Gas hängt die Enthalpie nur von der Temperatur ab, daher ist ΔT = 0 beim Druckabfall. Beim realen Gas wechselt der Koeffizient μ_JT = (∂T/∂P)_H auf der Inversionskurve das Vorzeichen: darunter kühlt die Expansion das Gas — Grundlage des Linde-Verfahrens nach Vorkühlung. Der Modus „reales Gas“ gibt hier nur Vorzeichen und Größenordnung von ΔT, keine Stoffwerttabelle.

Für wen: Thermodynamik im Studium: erster Hauptsatz für Strömung, Drosselung, Gasverflüssigung.

Wichtige Begriffe

  • joule-thomson-effekt
  • drosselung
  • isenthalper prozess
  • ideales gas
  • inversionskurve
  • joule-thomson-koeffizient
  • stationäre strömung

So funktioniert es

In der stationären Drossel sind Q̇ ≈ 0 und die Nutzleistung ≈ 0, daher ist die Enthalpie vor und nachher nahezu gleich. Beim idealen Gas gilt H = H(T), also ΔT = 0 beim Abfall von P. Nimmt man das Häkchen „ideales Gas“ weg, greifen ein Lehr-μ_JT und die Inversionsskala T_inv: bei T < T_inv liefert die Expansion (ΔP < 0) Kühlung — qualitativ wie beim realen Gas unterhalb der Inversionskurve. Der Druck hinter der Drossel liegt stets unter dem Eintrittsdruck.

Wichtige Gleichungen

ΔH ≈ 0 · ideales Gas: H(T) ⇒ ΔT = 0 · real: ΔT ≈ μ_JT ΔP

Häufige Fragen

Verrichtet das Gas beim Expandieren im Ventil Arbeit?
In der integralen Bilanz für das Kontrollvolumen ohne Welle ist die Nutzarbeit null. Die Irreversibilität dissipiert die Arbeitsfähigkeit; beim idealen Gas bleiben Enthalpie und Temperatur nahezu unverändert.
Ist der Koeffizient μ_JT für Stickstoff genau?
Nein. Man braucht eine Zustandsgleichung und Tabellen. Der Regler zeigt Vorzeichen und qualitatives Kühlen oder Heizen.