Gravimetria

Efecto Joule-Thomson
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En Física, el efecto de Joule-Thomson o efecto Joule-Kelvin, es el proceso en el cual la temperatura de un sistema disminuye o aumenta al permitir que el sistema se expanda libremente manteniendo la entalpía constante.
Fue descrito por James Prescott Joule y William Thomson, el primer Barón Kelvin, quienes establecieron el efecto en 1852modificando un experimento previo de Joule en el que un gas se expandía manteniendo constante su energía interna.
Descripción
La relación entre temperatura, presión y volumen de un gas se puede describir de una forma sencilla gracias a las leyes de los gases. Cuando el volumen aumenta durante un proceso irreversible, las leyes de los gases no pueden determinar por si solas qué ocurre con latemperatura y presión del gas. En general, cuando un gas se expande adiabáticamente, la temperatura puede aumentar o disminuir, dependiendo de la presión y temperatura inicial. Para una presión constante (fijada previamente), un gas tendrá una temperatura de inversión de Joule-Thomson (Kelvin), sobre la cual al expandirse el gas causa un aumento de temperatura, y por debajo, la expansión del gas causa unenfriamiento. En la mayoría de los gases, a presión atmosférica esta temperatura es bastante alta, mucho mayor que la temperatura ambiental, y por ello la mayoría de los gases se enfrían al expandirse. El incremento de temperatura (ΔT) con respecto al incremento de presión (Δp) en un proceso de Joule-Thomson es el coeficiente de Joule-Thomson.

esta expresión se puede encontrar también escritade la siguiente forma:

el valor de depende del gas especifico, tanto como la temperatura y la presión del gas antes de la expansión o compresión. Para gases reales esto será igual a cero en un mismo punto llamado punto de inversión y la temperatura de inversión Joule-Thomson es aquella donde el signo del coeficiente cambia.
Energía interna y entalpía de un gas ideal
En el año 1844, Jouleefectuó experiencias con los gases dejándolos expandir en el vacío.
El experimento consistió en colocar dos recipientes A y B, que pueden comunicarse entre sí operando el robinete R, sumergidos en un calorímetro de agua, cuya temperatura puede medirse con el termómetro t.

Se inicia el experimento colocando una masa de gas en A y haciendo el vacío en B. Todo el conjunto tendrá la temperatura delagua del calorímetro. Abriendo el robinete R, el gas encerrado en A se expande hasta ocupar el volumen de los recipientes A y B. Midiendo la temperatura del agua del calorímetro, se puede constatar que la temperatura no ha variado. Esto indica que el calor intercambiado entre el gas y el agua es cero Q = 0. Como el gas se expande en el vacío, es decir que no lo hace contra fuerzas exteriores, yademás las paredes del recipiente A y B son rígidas, el trabajo de expansión We también será cero, We= 0.
Como el proceso debe cumplir el primer principio de la Termodinámica podemos aplicar la ecuación: Q = ΔU + We y teniendo en cuenta que tanto Q como We son nulos:
ΔU=0 es decir que no hay variación de energía interna en el proceso.
El experimento de Joule fue objetado por su poca precisión, yaque la capacidad calorífica de sus recipientes y del agua eran mucho mayor que la del gas. Las investigaciones posteriores demostraron que debía observarse una variación de temperatura, lo cual indicaba que Q no era cero. Sin embargo resultó que cuando más se acercaba el gas al estado ideal tanto más pequeña era la diferencia de temperatura, lo cual hace suponer que en una expansión libre de un gasideal Q debe ser cero. Podemos entonces enunciar la ley de Joule diciendo que la energía interna de un gas ideal no varia como resultado de una expansión libre.
Como ya vimos que la energía interna es función de dos cualquiera de las variables P, V y T, podemos considerar:
U = f(T,V) luego: (3)
Como en el experimento de joule hemos demostrado que U permanece constante, dU=0;
y como además T...