Inhoud
De temperatuur neemt af naarmate de hoogte toeneemt, omdat de luchtdruk op grotere hoogte lager is. Het proces waarbij de luchttemperatuur afneemt als gevolg van drukverlaging, wordt adiabatische koeling genoemd. Als een bepaald deel van de lucht naar boven beweegt, daalt de temperatuur, ook als er geen warmte-uitwisseling is met de omgeving; als het naar beneden beweegt, stijgt de temperatuur.
Adiabatische processen
Adiabatische processen zijn processen waarbij de temperatuur van een vloeistof wordt veranderd als gevolg van de verandering in druk zonder de toename of verlies van warmte met de omgeving. Houd er rekening mee dat vloeistoffen en gassen soorten vloeistoffen zijn en dat er in de echte wereld geen volledig adiabatisch proces is. Er is altijd enige warmteoverdracht in reële situaties, maar veel processen, zoals opstijgende of dalende lucht in de atmosfeer, zijn dichtbij genoeg om als adiabatisch te worden beschouwd.
Energiebehoud
De eerste wet van de thermodynamica stelt dat energie niet kan worden gecreëerd of vernietigd. Terwijl de lucht stijgt of daalt, blijft de totale hoeveelheid energie erin hetzelfde. Het gebied dat hij vult, verandert echter. Elke laag van een bol is groter dan de vorige. Er is dus meer ruimte om verder in de atmosfeer te vullen. Daarom daalt de druk met toenemende hoogte. Het luchtdeeltje moet uitzetten om een groter gebied te vullen. Je energie kan zijn temperatuur behouden, wat een maat is voor de gemiddelde kinetische energie, of het kan uitzetten, maar je kunt niet beide doen.
Hitte versus temperatuur
Het lijkt misschien tegenstrijdig om te zeggen dat een adiabatisch proces er een is waarbij de warmte constant blijft en de temperatuur daalt. In de natuurkunde zijn warmte en temperatuur verschillende begrippen. Warmte is een maat voor de totale energie van moleculaire beweging binnen een object, terwijl temperatuur een maat is voor de gemiddelde energie van beweging in dat object. Een gigantische ijsberg bevat bijvoorbeeld meer warmte dan een pan met kokend water, hoewel de watertemperatuur hoger is.
Adiabatisch verloop
De snelheid waarmee de lucht opwarmt of afkoelt tijdens het dalen of stijgen, is constant. In onverzadigde lucht, dat wil zeggen lucht die minder water bevat dan hij kan bevatten, is de snelheid van adiabatisch verloop gelijk aan 10 graden Celsius per 1000 meter. Dit betekent dat als een luchtmassa bijvoorbeeld 2.000 meter stijgt, de temperatuur met 20 graden Celsius daalt, en het omgekeerde is waar als de lucht 2.000 meter naar beneden gaat.
