Большая Советская Энциклопедия (ДЖ) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" - Страница 37

  Д. — Т. э. был обнаружен и исследован английским учёными Дж. Джоулем и У. Томсоном в 1852—62. В опытах Джоуля и Томсона измерялась температура в двух последовательных сечениях непрерывного и стационарного потока газа (до дросселя и за ним, рис. 1). Значительное трение газа в дросселе (мелкопористой пробке из ваты) делало скорость газового потока ничтожно малой, так что при дросселировании кинетическая энергия потока была очень мала и практически не менялась. Благодаря низкой теплопроводности стенок трубы и дросселя теплообмен между газом и внешней средой отсутствовал. При перепаде давления на дросселе Dp = p₁ — р₂, равном 1 атмосфере (1,01×10⁵н/м²), измеренная разность температур DT = T₂ — T₁ для воздуха составила — 0,25°С (опыт проводился при комнатной температуре). Для углекислого газа и водорода в тех же условиях DТ оказалась, соответственно, равной -1,25 и +0,02°С.

  Д. — Т. э. принято называть положительным, если газ в процессе дросселирования охлаждается (DТ < 0), и отрицательным, если газ нагревается (DТ > 0).

  Согласно молекулярно-кинетической теории строения вещества, Д. — Т. э. свидетельствует о наличии в газе сил межмолекулярного взаимодействия (обнаружение этих сил было целью опытов Джоуля и Томсона). Действительно, при взаимном притяжении молекул внутренняя энергия (U) газа включает как кинетическую энергию молекул, так и потенциальную энергию их взаимодействия. Расширение газа в условиях энергетической изоляции не меняет его внутренней энергии, но приводит к росту потенциальной энергии взаимодействия молекул (поскольку расстояния между ними увеличиваются) за счёт кинетической. В результате тепловое движение молекул замедлится, температура расширяющегося газа будет понижаться. В действительности процессы, приводящие к Д. — Т. э., сложнее, т.к. газ не изолирован энергетически от внешней среды. Он совершает внешнюю работу (последующие порции газа, справа от дросселя, теснят предыдущие), а слева от дросселя над самим газом совершают работу силы внешнего давления (поддерживающие стационарность потока). Это учитывается при составлении энергетического баланса в опытах Джоуля — Томсона. Работа продавливания через дроссель порции газа, занимающей до дросселя объём V₁, равна p₁V₁. Эта же порция газа, занимая за дросселем объём V₂, совершает работу p₂V₂. Проделанная над газом результирующая внешняя работа A = p₁V₁ — p₂V₂ может быть как положительная, так и отрицательная. В адиабатических условиях она может пойти только на изменение внутренней энергии газа: A = U₂ — U₁. Отсюда, зная уравнение состояния газа и выражение для U, можно найти DT.

  Величина и знак Д. — Т. э. определяются соотношением между работой газа и работой сил внешнего давления, а также свойствами самого газа, в частности размером его молекул.

  Для идеального газа, молекулы которого рассматриваются как материальные точки, не взаимодействующие между собой, Д. — Т. э. равен нулю.

  В зависимости от условий дросселирования один и тот же газ может как нагреваться, так и охлаждаться. Температура, при которой (для данного давления) разность DT, проходя через нулевое значение, меняет свой знак, называется температурой инверсии Д. — Т. э. Типичная кривая зависимости температуры инверсии от давления показана на рис. 2. Кривая инверсии отделяет совокупность состояний газа, при переходе между которыми он охлаждается, от состояний, между которыми он нагревается. Значения верхних температур инверсии (T_{i, max}, рис. 2) для ряда газов приведены в таблице.

  Д. — Т. э., характеризуемый малыми значениями DT при малых перепадах давления Dр, называют дифференциальным. При больших перепадах давления на дросселе температура газа может изменяться значительно. Например, при дросселировании от 200 до 1 атмосферы и начальной температуре 17°С воздух охлаждается на 35°С. Этот интегральный эффект положен в основу большинства технических процессов сжижения газов.

  Лит.: Ландау Л. Д., Ахиезер А. И., Лифшиц Е. М., Курс общей физики. Механика и молекулярная физика, М., 1965; Ландау Л. Д., Лифшиц, Е. М., Статистическая физика, М., 1964 (Теоретическая физика, т. 5); Зоммерфельд А., Термодинамика и статистическая физика, пер. с нем., М., 1955; Леонтович М. А., Введение в термодинамику, 2 изд., М. — Л., 1952.

  И. А. Яковлев.

Рис. 2. Кривая инверсии азота. В пределах кривой эффект Джоуля — Томсона положителен (DT < 0), вне кривой — отрицателен (DТ > 0). Для точек на самой кривой эффект равен нулю.

Рис. 1. Схема опыта Джоуля — Томсона. В теплоизолированной трубке создаётся стационарный проток газа. После прохождения газа через дроссель его давление p, уд. объём V и температура Т изменяются.

Джоф, Эль-Джоф, населённый пункт и оазис в юго-восточной части Ливии, в группе оазисов Куфра, в Ливийской пустыне. Около 4 тыс. жителей. Узел караванных путей к побережью Средиземного моря и торгово-транзитный центр оазисов Куфра. Рощи финиковых пальм, посевы зерновых.

Джо'фра, Эль-Джофра, группа оазисов в Ливии, у северного подножия гор Эс-Сода. Около 12 тыс. жителей (1964). Узел дорог к побережью Средиземного моря и в Сахару. Рощи финиковых пальм, сады, овощеводство. Торговый центр.

Джохе'р, город в Сомалийской Республике, на р. Веби-Шебели. 17,6 тыс. жителей (1964). Центр с.-х. района (сахарный тростник, бананы, цитрусовые). Сахарный завод.

Джохо'р (Johore), штат (султанат) в составе Малайзии, на крайнем Ю. полуострова Малакка. Площадь 19 тыс. км². Население 1,4 млн. чел. (1968), в основном китайцы и малайцы, а также индийцы. Административный центр — Джохор-Бару. Добыча бокситов, а также железных и оловянных руд. Первичная обработка каучука, маслобойная и плодоконсервная промышленность, хлопчатобумажная ткацкая фабрика. Вывоз с.-х. продукции (каучука, ананасов, продукции кокосовой и масличной пальм) главным образом через Сингапур.

  До 1511 территория Д. входила в Малаккский султанат. После захвата г. Малакка португальцами правитель Малакки Махмуд основал султанат Д. Во 2-й половине 17 в. власть Д. распространялась на Южную, Центральную и Восточную Малайю и восточное побережье Суматры. В 16—1-й половине 17 вв. Д. в союзе с голландцами вёл борьбу с португальцами в Малакке. В 1722 власть в Д. захватили буги. В конце 18 в. территория собственно Д. стала независимым уделом одного из феодальных родов султаната Д. В 1819 англичане утвердились на острове Сингапур, входившем в Д., а в 1855 и 1885 навязали Д. соглашения, которые ставили его под английский протекторат. С 1946 по 1948 Д. входил в Малайский союз, с 1948 по 1957 — в состав Малайской федерации (английские колонии). С 1957 султанат Д. (как штат) — в составе независимой Малайской Федерации (с 1963 — часть федерации Малайзия).