Потенциальная же энергия изменится обязательно
, потому что она зависит от среднего расстояния между молекулами, а оно с изменением объема непременно изменится. Изменение средней кинетической энергии молекул влечет за собой изменение температуры, то самое изменение, которое и было обнаружено Джоулем и Томсоном. Правда, иногда температура при расширении газа уменьшалась (положительный эффект Джоуля — Томсона), а иногда увеличивалась (отрицательный эффект Джоуля — Томсона).
Любопытно, что нет такого газа, для которого это эффект всегда был бы положителен или всегда отрицателен, при определенных условиях для каждого газа эффект может быть или тем, или другим. Рассмотрим качественно, в общих чертах, от чего зависит знак эффекта Джоуля — Томсона. Если газ находится в состоянии, при котором между молекулами доминируют силы притяжения, то при увеличении объема, при увеличении среднего расстояния между молекулами, потенциальная энергия их взаимодействия увеличится (уменьшается по абсолютной величине их отрицательная потенциальная энергия), значит, уменьшается их средняя кинетическая энергия, а, значит, и температура.
Если же между молекулами доминируют силы отталкивания, то потенциальная энергия уменьшается (по абсолютной величине уменьшается положительная потенциальная энергия), что ведет к увеличению средней кинетической энергии движения молекул и, соответственно, к увеличению температуры. Можно этот эффект объяснить и нагляднее: если доминируют силы отталкивания между молекулами, то действие этих сил при увеличении объема приводит к тому, что молекула разгоняется, увеличивает свою скорость под действием отталкивания от соседних молекул. Если же доминирует сила притяжения, то под их действием молекулы при увеличении объема уменьшают свою скорость.
Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что внутренняя энергия реального газа, в отличие от идеального, является функцией не только температуры, но и объема.