自由膨胀过程焓变是用一个与外界绝热的管子，中间装一阻碍气体通过的多孔塞，对外做功越多，即内能减少也越多，气体温度下降也越显著，是在高温区制冷的有效手段，优于等焓膨胀制冷。

在实际的膨胀机上由于摩擦等不可逆因素，气体在膨胀机中绝热膨胀对外做功，由于同外界没有热量的交换，是个等熵过程，称为等熵膨胀，膨胀所做的功以焓的减少为补偿，于是温度就下降，达到制冷的目的。