文档介绍：§-汤姆逊效应与制冷机
§
(一)制冷循环
前面已讨论过 p – V 图上顺时针循环(热机)的热力学过程。现在讨论逆时针循环(致冷机)的热力学过程。如图所示。
系统经过一个循环后,
从较低温热源取走了一部分热量传到较高温热源去了。这正是制冷机的原理。
为了能对制冷机的性能作出比较,
需对制冷机效率作出定义:
在制冷机中人们关心的是从低温热源吸走的总热量|Q2|,
其代价是外界必须对制冷机作功 W,故定义制冷系数
(二)制冷系数
因为冷的数值可以大于1,故不称为制冷机效率而称为制冷系数。
(三)可逆卡诺制冷机的制冷系数
所谓可逆卡诺制冷机是由一个温度为 T1 可逆等温压缩过程( 这时放热 Q1 ),
一个温度为 T2 ( T2 < T1 ) 的可逆等温膨胀过程( 这时吸热 Q2 ),以及一个可逆绝热压缩、一个可逆绝热膨胀过程所组成的逆向卡诺循环来代表的。
其制冷系数为
可以看到,制冷温度越低,制冷系数也越小。若为绝对零度,则制冷系数为零。
§ 焦耳-汤姆逊效应
使物体温度降低的常用方法有下列五种:
①  通过温度更低的物体来冷却;
②  通过吸收潜热(如汽化热、吸附热、溶解热、稀释热等)来降温;
③  通过绝热膨胀降温;
④  温差电致冷;
⑤  节流膨胀致冷。
大多数制冷机都是通过工( 作媒)质气体液化来获得低温热源,通过液化工质的蒸发吸热来提供制冷量的。
 气态工质降温后能以液态出现的有效手段是节流效应。
本节中专门介绍焦耳- 汤姆逊效应,也称节流效应。
下图为焦耳- 汤姆逊实验示意图。
实验发现,这时在多孔塞两边的气体的温度一般并不相等,
温度差的大小和气体种类及多孔塞两边的压强的数值有关。
这种在绝热条件下,高压气体经过多孔塞小孔、通径很小的阀门、毛细管等流到低压一边的稳定流动过程称为节流过程。
  目前在工业上是使气体通过节流阀或毛细管来实现节流膨胀的。
下面讨论多孔塞实验,如图所示.
两端开口的绝热气缸中心有多孔塞,多孔塞两侧维持不同压强 p1 p2 .
(a)是节流前多孔塞左边的活塞尚未运动时气体的热力学状态(初态).
(b)是活塞将气体全部压到多孔塞右边时气体的状态(末态).
显然,气体在中间经历的都是非平衡态.
.
以活塞左边气体为研究对象,当气体全部穿过多孔塞以后,它的状态参量从 V1 变为 V2 ,p1 变为 p2 ,T1 变为 T2 。
设气体都在左边时的内能为 U1 ,
气体都在右边时的内能为 U2 。
气体穿过多孔塞过程中,左边活塞对气体作功,
气体推动右边活塞作功