焦耳-汤姆孙效应是指气体会因在等焓的环境下膨胀，而使温度上升或下降。这个过程称为焦耳-汤姆孙过程

这以詹姆斯·焦耳和开尔文男爵命名。

各种气体定律说明了温度、压力和体积。当体积不可逆回地上升，这些定律不能清楚说明压力和温度的改变。而在可逆绝热过程中，气体膨涨做了正功，因此温度下降。

可是，真实气体（相对理想气体而言）在等焓环境下自由膨胀，温度会上升或下降（是哪方看初始温度而定）。对于给定压力，真实气体有一个焦耳-汤姆孙反转温度，高于温度时气体温度会上升，低于时气体温度下降，刚好在这温度时气体温度不变。许多气体的在1大气压力下的反转温度高于室温。

在焦耳-汤姆孙过程，温度随压力的改变称为焦耳-汤姆孙系数：

对于不同气体，在不同压力和温度下，${\displaystyle {\mathrm{\mu <!--\; \mu \; -->}}_{JT}}$ = 1，因此在焦耳-汤姆逊膨胀下这种理想气体的温度变化为零。对于这样一种理想的气体，这个理论结果意味着：

这个规则最初是由焦耳实验发现的，它被称为焦耳第二定律。当然，更精确的实验发现了重要的偏差。