Contenuto

• Processi adiabatici
• Conservazione dell'energia
• Calore contro temperatura
• Tasso di decadimento adiabatico

La temperatura diminuisce all'aumentare dell'altitudine perché la pressione dell'aria è più bassa ad altitudini più elevate. Il processo mediante il quale la temperatura dell'aria diminuisce a causa della riduzione della pressione è chiamato raffreddamento adiabatico. Se una certa porzione dell'aria si muove verso l'alto, la sua temperatura diminuisce, anche se non c'è scambio di calore con l'ambiente circostante; se si abbassa, la sua temperatura aumenta.

Processi adiabatici

I processi adiabatici sono quelli in cui la temperatura di un fluido viene modificata a causa del cambiamento di pressione senza il guadagno o la perdita di calore con l'ambiente. Tieni presente che liquidi e gas sono tipi di fluidi e nel mondo reale non esiste un processo totalmente adiabatico. C'è sempre un certo trasferimento di calore in situazioni reali, ma molti processi, come l'aria che sale o scende nell'atmosfera, sono abbastanza vicini da essere considerati adiabatici.

Conservazione dell'energia

La prima legge della termodinamica afferma che l'energia non può essere creata o distrutta. Quando l'aria sale o scende, la quantità totale di energia al suo interno rimane la stessa. L'area che riempie, tuttavia, cambia. Ogni strato di una sfera è più grande del precedente. Quindi c'è più spazio da riempire più in alto nell'atmosfera. Ecco perché la pressione diminuisce con l'aumentare dell'altitudine. Il pacco aereo deve espandersi per riempire un'area più ampia. La tua energia può mantenere la sua temperatura, che è una misura dell'energia cinetica media, oppure può espandersi, ma non puoi fare entrambe le cose.

Calore contro temperatura

Può sembrare contraddittorio affermare che un processo adiabatico è quello in cui il calore rimane costante e la temperatura diminuisce. In fisica, calore e temperatura sono concetti diversi. Il calore è una misura dell'energia totale del movimento molecolare all'interno di un oggetto, mentre la temperatura è una misura dell'energia media del movimento all'interno di quell'oggetto. Un iceberg gigante, ad esempio, contiene più calore di una pentola di acqua bollente, sebbene la temperatura dell'acqua sia più alta.

Tasso di decadimento adiabatico

La velocità con cui l'aria si riscalda o si raffredda mentre scende o sale è costante. In aria insatura, cioè aria che ha meno acqua di quella che può contenere, il tasso di decadimento adiabatico è pari a 10 gradi Celsius per 1.000 metri. Ciò significa che se una massa d'aria sale a 2.000 metri, ad esempio, la sua temperatura scenderà di 20 gradi Celsius, e il contrario è vero se l'aria scende a 2.000 metri.