எதிர்மாறு வெப்பநிலை

வெப்ப இயக்கவியலில் எதிர்மாறு வெப்பநிலை (inversion temperature)  என்பது எந்த ஒரு குறிப்பிட்ட வெப்பநிலைக்குக் கீழாக, கருத்தியல் வளிமம் (நல்லியல்பு வாயு) அல்லாத ஒரு வாயுவை வெப்ப மாறாச் செயல்முறையில் குறைந்த அழுத்தப் பகுதிக்கு ஒரு துளை வழியாகச் செலுத்தி விரிவடையச் செய்யும்  போது அந்த வாயுவின் வெப்பநிலை குறைவடையுமோ அந்த வெப்பநிலையாகும். எதிர்மாறு வெப்பநிலைக்கு மேலான வெப்பநிலையில் இதே செயல்முறையில் வாயுவின் வெப்பநிலையை அதிகரிக்கும்.  இந்த வெப்பநிலை மாற்றமானது  ஜூல்-தாம்சன் விளைவு, என அழைக்கப்படுகிறது. வாயுக்களில் ஏற்படும் இந்த விளைவானது வாயுக்களைத் திரவமாக்குவதற்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது. எதிர்மாறு வெப்பநிலையானது, வாயுக்களின் தன்மையைப் பொறுத்ததாகும்.

கோட்பாடு

கருத்தியல் வளிமங்கள் அல்லது நல்லியல்பு வாயுக்களைப் பொறுத்தவரை துகள்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளுக்கிடைப்பட்ட இடைவினைகள் புறக்கணிக்கப்படத் தக்கதாக இருப்பதால், கருத்தியல் வளிமங்களின் கோட்பாட்டில் ஜூல்-தாம்சன் விளைவை குறிப்பிட முடியாது. பதிலாக, ஒரு வாயுவானது திரவமாக மாறும் போது இடைவினை புரியும் துகள்களுக்கிடையேயான வான் டெர் வால்ஸ் விசையின் அதிகரிப்பை இதற்கான காரணமாகக்  கூறலாம்.

வான் டெர் வால்சு வாயுவின் வெப்ப அடக்க மதிப்பை (H) புள்ளியியல் எந்திரவியலைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்.

$H={\frac {5}{2}}Nk_{B}T+{\frac {N^{2}}{V}}(bk_{B}T-2a)$,

• $N$ மூலக்கூறுகள் எண்ணிக்கை
• $V$ கன அளவு
• $T$ வெப்பநிலை (கெல்வின் அளவுகோல்),
• $k_{B}$ போல்ட்சுமேன் மாறிலி
• $a$ மற்றும் $b$  மூலக்கூறு கன அளவு மற்றும் மூலக்கூறிடை விசைகளைப் பொறுத்த மாறிலிகள்

இந்தச் சமன்பாட்டிலிருந்து, வெப்ப அடக்கத்தை மாறிலியாகவும், கன அளவை அதிரிக்கவும் செய்தால், வெப்பநிலையானது $bk_{B}T-2a$ இன் மதிப்பின் குறியினைப் பொறுத்து மாற்றமடையும். ஆக, எதிர்மாறு வெப்பநிலையானது, $bk_{B}T-2a$ இன் மதிப்பு எப்பொழுது சுழியைத் தொடுகிறதோ அங்கு கிடைக்கிறது. அல்லது

$T_{\text{inv}}={\frac {2a}{bk_{B}}}={\frac {27}{4}}T_{c}$,

• $T_{c}$ யானது பொருளின் நிலைமாறு வெப்பநிலை. 

எதிர்மாறு வெப்பநிலையில் ஜூல்-தாம்சன் விளைவு ஏற்படுவதில்லை.  வாயுவின் வெப்பநிலை எதிர்மாறு வெப்பநிலையை விட அதிகமாக இருந்தால் ($T>T_{\text{inv}}$) வெப்ப மாறாச் செயல்முறையில் விரிவடையும் போது வெப்பநிலை உயரும். வாயுவில் காணப்படும் எதிர்க்கும் தன்மையின் காரணமாக ஏற்படும் வேலையின் மதிப்பு அதிகமாக இருப்பதால், ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றமானது எதிர்க்குறி உடையதாகிறது. ஆனால், வாயுவின் வெப்பநிலையானது எதிர்மாறு வெப்பநிலையை விடக் குறைவாக இருக்கும் போது ($T<T_{\text{inv}}$) வாயுவில் ஏற்படும் விரிவானது வெப்பநிலையைக் குறையச் செய்கிறது. வாயுவில் மூலக்கூறுகளுக்கிடைப்பட்ட கவர்ச்சி விசையினால் செய்யப்படும் வேலையானது அதிகமாக இருப்பதால், ஆற்றலில் ஏற்படும் மாற்றமானது நேர்க்குறி உடையதாகிறது.