气体通过多孔性物质（如棉絮、石棉等）发生不可逆绝热膨胀后温度发生变化的现象。在通常温度下，许多气体膨胀后都变冷，但氢和氦则变热。事实上每种气体相应于一定压强都有一个确定的温度，称为“转换温度”，在这温度以下时，膨胀后变冷，在这温度以上时膨胀后变热。一般称变冷的情况为“正效应”，变热为“负效应”。工业上液化气体（如制造液态空气）时，常反复利用焦耳-汤姆生正效应使它逐步冷却，直至变为液体。