단열팽창하면 왜 온도가 내려가나요??

Question

단열팽창은 외부와 열을 주고 받지 않고 일어나잖아요 근데 왜 단열팽창 한후에는 기온이 내려가나요..?? 외부에너지가 아닌 공기 분자의 에너지를 사용해서 기온이 내려가는 걸까요..??

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

단열팽창은 기체가 압력이 낮아지면 부피가 증가하는 과정을 말합니다. 이때 기체 분자들은 서로간의 상호작용이 줄어들기 때문에 운동 에너지를 더 많이 사용하게 됩니다. 이로 인해 기체의 평균 운동 에너지가 감소하게 되며, 온도는 평균 운동 에너지와 관련이 있으므로 낮아지게 됩니다.

기체 분자들의 운동 에너지 감소로 인해 분자들의 평균 속도가 감소하게 되고, 이는 온도의 하락으로 나타납니다. 단열팽창은 기체의 내부 에너지를 외부로 방출하고, 그로 인해 기체의 온도가 낮아지는 현상입니다.

Answer 2

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

단열팽창은 물체가 열출입 없이 팽창할 때 나타나는 현상으로 부피가 갑자기 커지면서 자체 에너지가 소모되기 때문에 온도가 내려가는 것입니다.

예를 들어, 지면의 공기가 따뜻해지면 밀도가 작아져서 위로 상승하게 되고, 상승할수록 기압이 낮아지므로 공기는 팽창하게 됩니다. 이때, 주위로부터 열을 받을 수 있다면 온도 변화는 나타나지 않지만, 열을 받을 수 없다면 팽창하면서 외부의 힘만큼 공기에서 에너지가 소모되어 온도가 내려가게 됩니다.

즉, 단열팽창은 기체의 부피가 증가하면서 그에 따른 에너지 소모로 인해 온도가 감소하는 현상으로 말할 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 기본적으로 에너지 보존에 법칙에 의해서 어떤 에너지가 다른 에너지로 변하면 그전에 에너지는 줄고 다른에너지가 커지는데 이 합은 같은것입니다. 단열팽창은 공기가 상승하면서 주변 공기 압력에 의해서 공기가 팽창하는 것인데요. 팽창하는 것은 공기내의 분자들의 움직임이 빨라지면서 부피가 커지게 됩니다. 그럼 주위에 열에너지가 분자의 운동에너지로 바뀌게 되는 것입니다. 그래서 주위에 온도가 내려가게 되는 것입니다.