Der Joule-Thomson-Effekt

Der Joule-Thomson-Effekt tritt auf, wenn ein Gas oder Gasgemisch durch Drosselung eine Temperaturänderung erfährt. Diese Erscheinung spielt eine wichtige Rolle in der Thermodynamik von Gasen und erfährt der Taucher beim Füllen der Tauchflasche, beim Überströmen derer und Entleeren/Atmen der Tauchflasche .

Geschichte

Der Joule-Thomson-Effekt wurde nach James Prescott Joule und Sir William Thomson (dem späteren Lord Kelvin) benannt, die dieses Phänomen im Jahre 1852 beschrieben.

James Prescott Jules

James Prescott Joule

Ein britischer Physiker
geboren 24. Dezember 1818 in Salford bei Manchester
gestorben 11. Oktober 1889 in Sale (Greater Manchester)

William Thomson - Baron KelvinWilliam Thomson

1. Baron Kelvin, meist als Lord Kelvin auch Kelvin of Largs bezeichnet

Ein in Irland geborener britischer Physiker
geboren 26. Juni 1824 in Belfast, Nordirland
gestorben 17. Dezember 1907 in Netherhall bei Largs, Schottland

Thermodynamik

Die Ursache des Joule-Thomson-Effekts liegt in der Wechselwirkung der Gasteilchen. Ziehen sich die Teilchen an, muss bei der Vergrösserung des Teilchenabstandes Arbeit gegen diese Anziehung geleistet werden. Die Energie dazu kommt aus der kinetischen Energie der Gasteilchen, das Gas kühlt ab. Stossen sich die Teilchen hingegen ab, so ist im gepressten Zustand mehr Energie vorhanden. Wenn die Teilchen sich voneinander weg bewegen können (Expansion), wird diese Energie frei. Der kinetische Anteil vergrössert sich also, und die Temperatur des Gases steigt. Dies nehmen wir als Wärme wahr.

Im Modell des idealen Gases werden keine Wechselwirkungen zwischen den Teilchen berücksichtigt. Ideale Gase weisen daher keinen Joule-Thomson-Effekt auf.

Der Joule-Thomson-Effekt ist verantwortlich dafür, dass:

  • neben der Reibung, dass  Kompressionsanlagen gekühlt werden müssen
  • Lungenautomaten vereisen können
  • Atemluft OC immer relativ kalt ist
  • Flaschenventile beim schlagartigen Öffnen unter Sauerstoffbedingungen expoldieren können
  • ...

 

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