节流膨胀会对外界做功吗 ████████

问题描述：

节流膨胀会对外界做功吗 ████████
问题关于热力学的“节流膨胀”：
在制冷系统中我们常会用到节流膨胀来实现降温.其实就是焦耳－汤姆逊的那个试验.高压液体（制冷剂）通过节流膨胀来实现降温.因为这个过程很快.所以我们近似的看成是绝热的.而且我们忽略摩擦产生的热量.那么这里想请教您：在节流膨胀的过程中,液体有对外界做功吗
因为我自己没学高等物理,只是自己看了下热力学的书.所以对这个问题有些疑惑.焦耳－汤姆逊也没有讲清楚,这个过程中有没有对外界做功.
如果有对外界做功,那么请问液体对谁做功了?
如果没有对外界做功,那么因为绝热,所以液体的内能不变.而内能不变为什么会降温了呢?我自己分析应该是液体自己的分子动能转换为分子间位能.所以造成温度的下降.即液体并没有与外界有能量交换,而是自己内部产生能量交换.不知这种分析对不对.
以上是第一个问题,主要就是希望知道节流膨胀中,液体有没有对外界做功,如果做功,那么是对谁做的功?如果没做功,那温度为什么降低了?
还有第二个问题：
我们以普通空调系统为例子.是利用膨胀阀（或毛细管）来实现节流膨胀.我发现,节流膨胀后温度总是降低到此时压力状态下的沸点温度.（我们考虑的是节流膨胀后还没有吸收外界热量前的过程）,为什么恰好降低到沸点温度?而不是温度比沸点高或低呢?
第三个问题：
还是上面的空调系统中的利用膨胀阀来实现节流膨胀.从压焓图上我们可以看到.如果节流膨胀前是饱和液体（即液体温度恰好处于沸点）,那么节流膨胀温度是此压力下的沸点温度,但是此时却是液气混合状态.为什么会出现液气混合状态,而不是纯液体呢?并且如果把节流膨胀前的液体过冷（即温度降到沸点以下）,那么节流膨胀后液气混合状态中液体所占的比例会提高.当节流膨胀前的液体温度足够过冷时.节流膨胀后会出现纯液体无气体状态.这又是为什么呢?
第四个问题：
“节流膨胀”和“绝热自由膨胀”可以看成是相同的吗?

1个回答分类：物理 2014-10-16

问题解答：

我来补答

问题的确太多,分开来当几个问题问一定容易获得答复的.
随便回答一下我觉得我知道的问题.
第一个问题：
对外界做功了,体积膨胀了就是对外界做功了,液体（气体）体积膨胀就是压缩了周围的气体,这就是做功.举个例子,不对打气筒做功气筒里的气体会被压缩吗.
第二个问题：
为什么节流膨胀后温度总是降低到此时压力状态下的沸点温度?
节流膨胀后当然可能高于沸点温度,比如常温下空气不经过预冷直接节流膨胀,那么温度虽然降低但是肯定不能液化；
也可能低于沸点温度,比如自来水经过节流小孔膨胀后温度会降低,但是显然是低于沸点温度的（100摄氏度）,因为节流前温度已经低于沸点温度了（本身就是过冷态）.
你说的大概是空调中的氟里昂正好能液化,我的看法是因为节流前经过预冷使得节流前状态比较合适,有一些偏差的话只会影响节流后的液化率.节流后成为气液两相混合物.
第三个问题：
这个问题的表述我没太看懂,对于蒸汽压缩循环和过冷态我不太了解也很少考虑.但是我觉得之所以降低温度会使液化率提高比较简单.节流前温度降低就是系统能量更低了,节流后自然系统能量也低,液化率高的气液混合物就是能量更低,因为液体变成气体是要从周围吸收热量的（潜热）.
第四个问题：
“节流膨胀”和“绝热自由膨胀”不是一回事.“绝热自由膨胀”就是"绝热"和"膨胀"——和外界没有热交换并且体积增大.
“节流膨胀”是等焓的“绝热自由膨胀”,这都是我的个人理解.
以上理解定有不对的地方,请参考.

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