1852年、ウィリアム-トムソン（後にケルビン卿になる）と協力して、ジュールは建設のためにシンチされた鉛パイプを通って安定した速度でガスを汲み上げる実験を行った。 くびれの上流側では，ガスはくびれの下流側よりも高い圧力であった。 また、ガスの温度は慎重に建設の両側に監視されました。 ガスが高圧領域から低圧領域に膨張するにつれて観察された冷却は非常に重要であり、現代の冷蔵庫の共通の設計につながった。

すべてのガスが膨張時に冷却効果を受けるわけではありません。 水素やヘリウムなどの一部のガスは、室温と圧力に近い条件下で膨張すると温暖化効果を経験します。 温度変化の方向は、ジュール＝トムソン係数\(\mu_{JT}\)を測定することによって決定することができます。 この係数は定義を持っています

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Schematically的には、ジュール-トムソン係数は、温度降下を測定することによって測定することができますまたはガスが与えられた圧力降下のために受ける増加（図\(\PageIndex{1}\)）。 装置は熱がまたは移すことができないように拡張をisenthalpic作る絶縁される。

ジュール-トムソン係数の典型的な動作は、図\(\PageIndex{2}\)に要約することができます。 \(T\)と\(p\)の組み合わせで、\(\mu_{JT}>0\)（影付き領域内）では、サンプルは展開時に冷却されます。 \(\Mu_{JT}<0\)である影付き領域の外側のこれらの\(p\)および\(T\)条件では、ガスは膨張すると温度が上昇します。 そして、境界に沿って、ガスは膨張時に減少しない温度上昇を受けることはありません。 与えられた圧力に対して、典型的には\(\mu_{JT}\)が符号を変化させる2つの温度が存在する。 これらは上下の反転温度です。

数学のツールを使用して、測定可能な特性の観点からジュール-トムソン係数を表現することが可能です。 エンタルピーを圧力と温度の関数として考えてみましょう：\(H(p,T)\)。 これは、総微分\(dH\)を表すことができることを示唆しています

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単純な置換は

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だから

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理想気体\(\alpha=1/T\)に対して

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これは、最初の項を消滅させます。 したがって、一定のエンタルピー展開（\(dH=0\)）では、温度の変化はありません（\(dT=0\)）。 これは、ガスが理想的な挙動から逸脱しているため、ガスは\(\mu_{JT}\)に対してゼロ以外の値しか表示されないことを意味します。