氮气的焦耳-汤姆孙效应系数在不同温度，压力下的正负值 焦耳-湯姆森效應 是指氣體 會因在等焓 的環境氮气的膨脹，而使溫度上升或下降。這個過程稱為焦耳-湯姆森過程。
這以詹姆斯·焦耳 和開爾文男爵 命名。
各種氣體定律說明了溫度 、壓力 和體積 。當體積 不可逆回地上升，這些定律不能清楚說明壓力和溫度的改變。而在可逆絕熱過程 中，氣體膨脹做了正功 ，因此溫度下降。
可是，真實氣體（相對理想氣體 而言）在等焓環境下自由膨脹，溫度會上升或下降（是哪方看初始溫度而定）。對於給定壓力，真實氣體有一個焦耳-湯姆森反轉溫度 ，高於溫度時氣體溫度會上升，低於時氣體溫度下降，剛好在這溫度時氣體溫度不變。許多氣體的在1大氣壓力 下的反轉溫度高於室溫。
在焦耳-湯姆森過程，溫度隨壓力的改變稱為焦耳-湯姆森系數 ：
μ
J
T
=
(
∂
T
∂
P
)
H
{\displaystyle \mu _{JT}=\left({\partial T \over \partial P}\right)_{H}}
對於不同氣體，在不同壓力和溫度下，
μ
J
T
{\displaystyle \mu _{JT}}
μ
J
T
{\displaystyle \mu _{JT}}
d
P
<
0
{\displaystyle dP<0}
μ
J
T
{\displaystyle \mu _{JT}}
因為
d
P
{\displaystyle dP}
因此
d
T
{\displaystyle dT}
氣體
+
-
-
冷卻
-
-
+
變暖
若
μ
J
T
=
0
{\displaystyle \mu _{JT}=0}
氦 和氫 在1個大氣壓力 下，反轉溫度相當低（例如氦便是−222℃）。因此，這兩種氣體在室溫膨脹時溫度上升。
對於理想氣體，
μ
J
T
=
0
{\displaystyle \mu _{JT}=0}
溫度下降：當氣體膨脹，分子 之間的平均距離上升。因為分子間吸引力，氣體的位能 上升。因為這是等焓過程，系統的總能量守恆 ，所以位能上升必然會令動能 下降，故此溫度下降。
溫度上升：當分子碰撞 ，動能暫時轉成位能。由於分子之間的平均距離上升，每段時間的平均碰撞次數下降，位能下降，因此動能上升，溫度上升。
低於反轉溫度時，前者的影響較為明顯，高於反轉溫度時，後者影響較明顯。
很容易证实，对于由合适的微观假设定义的理想气体 ，αT = 1，因此在焦耳-汤姆逊膨胀下这种理想气体的温度变化为零。对于这样一种理想的气体，这个理论结果意味着：
理想气体的固定质量的内部能量仅取决于其温度（而非压力或体积）。 这个规则最初是由焦耳实验发现的，它被称为焦耳第二定律 。当然，更精确的实验发现了重要的偏差。
[ 1] [ 2] [ 3]
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