Схема установки для исследования эффекта Джоуля-Томсона в углекислом газе представлена на рисунке. Основным элементом установки является трубка 1 с пористой перегородкой 2, через которую пропускается исследуемый газ. Трубка сделана из материала, обладающего малой теплопроводностью. Пористая перегородка 2 расположена в конце трубки и представляет собой стеклянную пористую пробку со множеством узких и длинных каналов. Пористость и толщина пробки подобраны так, чтобы обеспечить оптимальный поток газа при перепаде давлений до 10 атм; при этом в результате эффекта Джоуля-Томсона создается достаточная разность температур. Газ поступает в трубку из теплообменника, в котором нагревается до температуры воды в термостате. Температура воды измеряется термопарой 5 и отображается на индикаторе 7, разность температур до и после перегородки измеряется дифференциальной термопарой 4 и отображается на индикаторе 6.
Газ поступает в систему из баллона 13 через редуктор 12, который позволяет регулировать давление газа в магистрали. Кран 10 позволяет перекрыть поток газа, давление контролируется манометром 11.
Термостат управляется с пульта 7. Пульт содержит задатчик температуры (в °С), переключатели "НАГРЕВ" и "ЦИРК". Переключатель "НАГРЕВ" включает режим поддержания температуры воды внутри термостата равной заданной, при выключенном переключателе "НАГРЕВ" температура воды устанавливается равной комнатной. Индикацией включения нагрева является окрашивание в красный цвет изображения ТЭНа внутри термостата. Переключатель "ЦИРК" включает или выключает циркуляцию воды через водяную рубашку трубы 3. Индикацией включения циркуляции является вращение крыльчатки насоса внутри термостата.
В процессе протекания через пористую перегородку газ испытывает существенное трение, приводящее к ее нагреву. Потери энергии на нагрев трубки в начале процесса могут быть очень существенными и сильно искажают ход явления. После того как температура трубки установится и газ станет уносить с собой все выделенное им в перегородке тепло, формула [1] становится точной, если, конечно, теплоизоляция трубки достаточно хороша и не происходит утечек тепла наружу через ее стенки.
ЗАДАНИЕ
1. Запустите работу.
2. Установите на пульте термостата температуру регулирования 20°С, включите термостат в режим "НАГРЕВ" и "ЦИРК".
3. Откройте регулирующий вентиль 8 настолько, чтобы избыточное давление составило 8¸10 атм. Запишите показания манометра. Откройте кран 7.
4. Через несколько минут после подачи давления, когда полностью затухнут переходные процессы, запишите показания дифференциального термометра.
5. При помощи вентиля 8 установите давление на 1 атм. меньше первоначального. Через несколько минут, когда установятся давление и разность температур, вновь запишите показания манометра и дифференциального термометра.
Результаты измерений занести в таблицу:
| Физ. величина | Т | Р1 | Р2 | DР | DТ | m | a | b | ТИНВ | ТКР |
| Ед. измерений Номер опыта | оС | Па | Па | Па | оС | 
| 
| 
| К | К |
| … | ||||||||||
| n |
Р2 – атмосферное давление Р2 = 1 атм» 105 Па,
Р1 – менять (10, 8, 6, 4, 2 атм.).
6. Проведите измерения для нескольких (5-7) значений давления при комнатной температуре.
7. Отложив полученные точки на графике 
, по наклону графика определите коэффициент Джоуля-Томсона для выбранной вами температуры.
8. Окончив измерения при комнатной температуре, закройте кран 10 и установите на термостате температуру 40¸50 °C.
9. Когда температура установится и установка войдет в стационарный режим, повторите измерения, как указано в пунктах 3-7.
10. Окончив измерения, проделайте такие же измерения, как указано в пунктах 3—7, для температуры 70¸80 °C.
11. Используя формулу 
(
) и экспериментальные данные, полученные при трех значениях температуры, определите постоянные a и b для углекислого газа по двум парам температур.
Найдите ТИНВ и ТКР для углекислого газа при помощи формул
12. Сравните полученные значения с табличными (табличные данные соответствуют измерению при критической температуре).
Что можно сказать на основании ваших измерений ТИНВ и ТКР о точности уравнения Ван-дер-Ваальса?
