Joule-Thomson olayı ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A) Tüm gazların Joule-Thomson katsayısı pozitiftir
B) Joule-Thomson olayı yalnızca ideal gazlarda gözlenir
C) Joule-Thomson genişlemesi sabit entalpi altında gerçekleşir
D) Joule-Thomson etkisi yalnızca soğutma amacıyla kullanılır
Joule-Thomson olayı, gazların yüksek basınçtan düşük basınca, yalıtılmış bir ortamda ve dışarıdan iş yapılmadan genleşmesi sırasında sıcaklıklarının değişmesini ifade eden önemli bir termodinamik olgudur. Bu olayın temel prensiplerini inceleyelim:
- A) Tüm gazların Joule-Thomson katsayısı pozitiftir: Bu ifade yanlıştır. Joule-Thomson katsayısı, $\mu_{JT} = (\frac{\partial T}{\partial P})_H$ olarak tanımlanır. Bu katsayı, gazın genleşme sırasında sıcaklığının nasıl değişeceğini gösterir. Çoğu gaz (örneğin azot, oksijen) oda sıcaklığında pozitif bir katsayıya sahiptir ve genleşince soğur. Ancak hidrojen ve helyum gibi gazlar, belirli bir sıcaklığın (inversiyon sıcaklığı) üzerinde negatif bir katsayıya sahiptir ve genleşince ısınır.
- B) Joule-Thomson olayı yalnızca ideal gazlarda gözlenir: Bu ifade yanlıştır. Tam tersine, Joule-Thomson olayı, gaz molekülleri arasındaki çekim ve itme kuvvetleri (yani moleküllerarası etkileşimler) nedeniyle ortaya çıkan bir gerçek gaz davranışıdır. İdeal gazlarda moleküllerarası kuvvetler olmadığı varsayıldığından, ideal gazların Joule-Thomson katsayısı sıfırdır ve bu etkiyi göstermezler.
- C) Joule-Thomson genişlemesi sabit entalpi altında gerçekleşir: Bu ifade doğrudur. Joule-Thomson deneyi, gazın yalıtılmış bir ortamda (adiyabatik) ve dışarıdan veya içeriye doğru net bir iş yapılmadan (örneğin bir gözenekli tıkaç veya kısma vanası aracılığıyla) genleştiği bir süreçtir. Bu tür bir süreçte, sistemin entalpisi (H) sabit kalır. Bu nedenle, Joule-Thomson genişlemesi izentalpik bir süreçtir.
- D) Joule-Thomson etkisi yalnızca soğutma amacıyla kullanılır: Bu ifade yanlıştır. Joule-Thomson etkisi, gazların soğutulması (örneğin gazların sıvılaştırılması veya soğutma sistemleri) için yaygın olarak kullanılsa da, bu etki aynı zamanda gazların ısınmasına da neden olabilir (örneğin hidrojen ve helyumun oda sıcaklığında genleşmesi gibi). Dolayısıyla, etki hem soğutma hem de ısınma potansiyeline sahiptir, ancak uygulamaları genellikle soğutma üzerinedir.
Cevap C seçeneğidir.
