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La temperatura disminuye a medida que aumenta la altitud porque la presión del aire es menor en altitudes más altas. El proceso por el cual la temperatura del aire disminuye debido a la reducción de la presión se llama enfriamiento adiabático. Si una determinada porción del aire se mueve hacia arriba, su temperatura disminuye, incluso si no hay intercambio de calor con el entorno; si baja, su temperatura aumenta.
Procesos adiabáticos
Los procesos adiabáticos son aquellos en los que la temperatura de un fluido se modifica debido al cambio de presión sin la ganancia o pérdida de calor con el ambiente. Tenga en cuenta que los líquidos y gases son tipos de fluidos, y en el mundo real no existe un proceso totalmente adiabático. Siempre hay algo de transferencia de calor en situaciones reales, pero muchos procesos, como el aire que sube o baja en la atmósfera, están lo suficientemente cerca como para ser considerados adiabáticos.
Conservación de energía
La primera ley de la termodinámica establece que la energía no se puede crear ni destruir. A medida que el aire sube o baja, la cantidad total de energía en su interior permanece igual. El área que llena, sin embargo, cambia. Cada capa de una esfera es más grande que la anterior. Así que hay más espacio para llenar en la atmósfera. Es por eso que la presión cae al aumentar la altitud. El paquete aéreo debe expandirse para llenar un área más grande. Tu energía puede mantener su temperatura, que es una medida de la energía cinética promedio, o puede expandirse, pero no puedes hacer ambas cosas.
Calor versus temperatura
Puede parecer contradictorio decir que un proceso adiabático es aquel en el que el calor permanece constante y la temperatura disminuye. En física, el calor y la temperatura son conceptos diferentes. El calor es una medida de la energía total del movimiento molecular dentro de un objeto, mientras que la temperatura es una medida de la energía promedio del movimiento dentro de ese objeto. Un iceberg gigante, por ejemplo, contiene más calor que una olla de agua hirviendo, aunque la temperatura del agua es más alta.
Tasa de lapso adiabático
La velocidad a la que el aire se calienta o se enfría a medida que desciende o sube es constante. En el aire insaturado, es decir, el aire que tiene menos agua de la que puede contener, la tasa de caída adiabática es igual a 10 grados Celsius por 1000 metros. Esto significa que si una masa de aire se eleva 2.000 metros, por ejemplo, su temperatura bajará 20 grados Celsius, y lo contrario es cierto si el aire desciende 2.000 metros.
