ЭФФЕ́КТ Джоуля — Томсона — изменение температуры газа в результате его медленного протекания под действием постоянного перепада давления сквозь дроссель — местное препятствие потоку газа (капилляр, вентиль, пористую перегородку, расположенную в трубе на пути потока). Течение газа сквозь дроссель (дросселирование) должно происходить адиабатически — без теплообмена газа с окружающей средой. Эффект был обнаружен и исследован британскими учеными Дж. Джоулем и У. Томсоном в 1852-1862 годах. В опытах Джоуля и Томсона измерялась температура в двух последовательных сечениях непрерывного и стационарного потока газа, до дросселя и за ним. 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.
Эффект Джоуля — Томсона принято называть положительным, если газ в процессе дросселирования охлаждается, и отрицательным, если газ нагревается. Согласно молекулярно-кинетической теории строения вещества, эффект свидетельствует о наличии в газе сил межмолекулярного взаимодействия. Обнаружение этих сил было целью опытов Джоуля и Томсона. 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 счет кинетической энергии. В результате тепловое движение молекул замедлится, температура расширяющегося газа будет понижаться. В действительности процессы, приводящие к эффекту Джоуля — Томсона, сложнее, так как газ не изолирован энергетически от внешней среды. Он совершает внешнюю работу, так как последующие порции газа теснят предыдущие, а над самим газом совершают работу силы внешнего давления, поддерживающие стационарность потока. Это учитывается при составлении энергетического баланса в опытах Джоуля — Томсона.
Величина и знак эффекта Джоуля — Томсона 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, эффект Джоуля — Томсона равен нулю. В зависимости от условий дросселирования один и тот же газ может как нагреваться, так и охлаждаться. 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 технических процессов сжижения газов.
Величина и знак эффекта Джоуля — Томсона 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, эффект Джоуля — Томсона равен нулю. В зависимости от условий дросселирования один и тот же газ может как нагреваться, так и охлаждаться. 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 технических процессов сжижения газов.