Нақты газдың ішкі энергиясы. Джоуль-Томсон эффектісі Нақты газдың ішкі энергиясы оны құрайтын молекулалар қозғалысының кинетикалық энергиясымен олардың өзара әсерлесуінің потенциалдық энергиясының қосындысы болып табылады:
Молекулалардың өзара әсерлесуінің потенциалдық энергиясы
олардың арақашықтығына тәуелді, сондықтан көлемге тәуелді болуға тиісті. Сыртқы ортаменен энергияның алмасуы болмаса, көлемі өзгергенде газдың ішкі энергия тұрақты болып қалады. Олай болса
яғни, нақты газдың көлемі өзгергенде потенциалдық энергияның өзгерісі салдарынан молекулалар қозғалысының кинетикалық энергиясыда өзгереді.
теңдігі нақты газ үшінде орындалады, себебі оның молекулалар қозғалысының кинетикалық энергиясымен ғана анықталады. Сонда
Сыртқы денелермен жұмыс атқарылмаса және олармен жылу алмасуы болмаса, көлемі өзгергенде нақты газдың температурасыда өзгереді. Тек нақты газдарда болатын бұл құбылысты Джоуль-Томсон эффектісі дейді. Егер ұлғаю кезінде газдың температурасы төмендесе, Джоуль-Томсон эффектісін оң дейді, ал егер газдың температурасы жоғарласа – теріс дейді.
Джоуль-Томсон эффектісінің таңбасы және түзетулерінің қайсысы үлкенірек роль атқаратынына байланысты.
Екі жағдайды жеке алып қарастырайық:
Ван-дер-Ваальс теңдеуіндегі түзетуді елемеуге болады,
Ван-дер-Ваальс теңдеуіндегі түзетуді елемеуге болады.
Бірінші жағдайда тек тебілу күштері есепке алынады.
Сонда
Олай болса .
Е кінші жағдайда тек тартылу күштері есепке алынады.
Сонда . Олай болса
Температурамен қысымға байланысты берілген бір газ үшін немесе , немесе түзетуінің ролі үлкенірек болады. Қысыммен температураның кейбір мәндерінде және түзетулерінің рольдері бірдей болады. Бұл жағдайда Джоуль-Томсон эффектісі нөлге тең. Нақты газдың осы күйін инверсия нүктесі деп атайды. Инверсия нүктелерінің жиынтығы инверсия қисығын түзейді.