O que é o coeficiente Joule-Thompson? Qual o seu símbolo? Para que serve? Como se calcula (fórmula)?

Passo 1

O enunciado pede para definirmos o coeficiente Joule–Thomson, identificarmos seu símbolo, entendermos para que serve e apresentarmos sua expressão matemática. O conteúdo é termodinâmica de gases reais, em especial o estudo do efeito de expansão isentalpica (entalpia constante) num dispositivo de estrangulamento (throttling).

Passo 2

O coeficiente Joule–Thomson é a taxa de variação da temperatura de uma substância quando ela sofre uma redução de pressão sem troca de calor com o ambiente, ou seja, sob entalpia constante. É esse coeficiente que indica se o gás se resfria ou se aquece ao passar por uma válvula de estrangulamento.

Passo 3

O símbolo convencional para o coeficiente Joule–Thomson é
\mu_{\mathrm{JT}}.
Ele serve para prever o comportamento térmico de gases reais em processos de expansão isentalpica, por exemplo em ciclos de refrigeração criogênica, onde se busca resfriar o gás ao fazê-lo passar por um orifício ou válvula.

Passo 4

A definição fundamental é
\mu_{\mathrm{JT}} = \left(\frac{\partial T}{\partial P}\right)_{H}.
Uma forma prática de calcular, a partir de propriedades termodinâmicas mensuráveis, é
\mu_{\mathrm{JT}} = \frac{1}{C_{P}} \Bigl[ T \Bigl(\frac{\partial V}{\partial T}\Bigr)_{P} - V \Bigr],
onde C_{P} é a capacidade calorífica à pressão constante e V o volume molar.

Resposta

O coeficiente Joule–Thomson caracteriza a variação de temperatura de um gás em uma expansão isentalpica (entalpia constante).
Símbolo: \mu_{\mathrm{JT}}.
Utilidade: prever se o gás se resfria ou aquece ao passar por uma válvula de estrangulamento, fundamental em refrigeração criogênica.
Fórmula fundamental:
\mu_{\mathrm{JT}} = \left(\frac{\partial T}{\partial P}\right)_{H}.
Expressão em função de C_{P} e V:
\mu_{\mathrm{JT}} = \frac{1}{C_{P}} \Bigl[ T \Bigl(\frac{\partial V}{\partial T}\Bigr)_{P} - V \Bigr].

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