O gás realiza trabalho ao se expandir na válvula?

No balanço integral de um volume de controle sem eixo, o trabalho útil é nulo. A irreversibilidade dissipa a capacidade de produzir trabalho; no gás ideal a entalpia (e a temperatura) quase não mudam.

O coeficiente μ_JT é exato para o nitrogênio?

Não. Fazem falta uma equação de estado e tabelas. O controle mostra o sinal e um resfriamento ou um aquecimento qualitativos.

Efeito Joule–Thomson

Estrangulamento isentálpico: no gás ideal ΔT = 0; coeficiente μ_JT de aula com curva de inversão para o gás real.

Sobre o modelo

O efeito Joule–Thomson é a variação de temperatura de um gás num estrangulamento isentálpico: um escoamento por uma válvula ou por um tampão poroso, com trabalho útil desprezível e Q̇ ≈ 0 em regime permanente. No gás ideal a entalpia depende só da temperatura, então ΔT = 0 quando a pressão cai. No gás real o coeficiente μ_JT = (∂T/∂P)_H muda de sinal na curva de inversão: abaixo dela a expansão esfria o gás — base do ciclo de Linde depois de um pré-resfriamento. O modo «gás real» dá aqui só o sinal e a ordem de ΔT, não uma tabela de propriedades.

Para quem: Termodinâmica da graduação: primeira lei para um escoamento, estrangulamento, liquefação de gases.

Conceitos-chave

efeito Joule–Thomson
estrangulamento
processo isentálpico
gás ideal
curva de inversão
coeficiente de Joule–Thomson
escoamento permanente

Como funciona

Num estrangulamento em regime permanente Q̇ ≈ 0 e a potência útil ≈ 0, então a entalpia antes e depois é quase a mesma. No gás ideal H = H(T), logo ΔT = 0 quando P cai. Ao desmarcar «gás ideal», entram um μ_JT de aula e a escala de inversão T_inv: se T < T_inv, a expansão (ΔP < 0) esfria — no qualitativo, como um gás real abaixo da curva de inversão. A pressão depois do estrangulamento é sempre menor que a de entrada.

Fórmulas principais

ΔH ≈ 0 · gás ideal: H(T) ⇒ ΔT = 0 · real: ΔT ≈ μ_JT ΔP

Perguntas frequentes

O gás realiza trabalho ao se expandir na válvula?: No balanço integral de um volume de controle sem eixo, o trabalho útil é nulo. A irreversibilidade dissipa a capacidade de produzir trabalho; no gás ideal a entalpia (e a temperatura) quase não mudam.
O coeficiente μ_JT é exato para o nitrogênio?: Não. Fazem falta uma equação de estado e tabelas. O controle mostra o sinal e um resfriamento ou um aquecimento qualitativos.

Continue com temas próximos desta categoria — ou todos os 46 em «Termodinâmica».

Toda a categoria →

NovoEscola

Expansão de Joule

Abrir o simulador

Gás ideal no vácuo: Q = W = ΔU = 0; ΔS = nR ln 2 quando o volume dobra.

NovoEscola

Distribuição de Maxwell–Boltzmann

Abrir o simulador

Histograma do módulo da velocidade |v| a partir de componentes gaussianas, comparado à densidade de probabilidade de Maxwell em 3D; temperatura e tamanho da amostra.

Escola

Diagrama de fases

Abrir o simulador

Diagrama p–T esquemático: sólido, líquido, gás e fluido supercrítico; pontos triplo e crítico.

PopularEscola

Gás ideal

Abrir o simulador

Partículas numa caixa: equação de estado PV = nRT; pressão e temperatura ao mudar o número de partículas e o volume.

NovoEscola

Ressalto hidráulico

Abrir o simulador

Canal retangular: número de Froude, profundidade crítica, profundidades conjugadas, perda de energia, regimes fluvial e torrencial.

Escola

Leis dos gases

Abrir o simulador

Leis de Boyle–Mariotte, de Charles e de Gay-Lussac com pistão móvel: dependências P(V), V(T) e P(T).

Efeito Joule–Thomson

Sobre o modelo

Como funciona

Fórmulas principais

Perguntas frequentes

Simuladores relacionados

Expansão de Joule

Distribuição de Maxwell–Boltzmann

Diagrama de fases

Gás ideal

Ressalto hidráulico

Leis dos gases

Efeito Joule–Thomson

Sobre o modelo

Como funciona

Fórmulas principais

Perguntas frequentes