質問: 断熱膨張ってなんですか?
回答: 物体が熱の出入りのない状態で体積が増えることです。 普通、気体についていうことが多いです。(液体や固体は体積が大きく変化しないので) 気体が膨脹すると、まわりに対して仕事をする(まわりの空気などを押しのける)ので、その分のエネルギーを放出します。しかし熱の出入りがないので、放出したエネルギーの分だけ気体自身のエネルギーが減り、温度が下がることになります。 「気体が断熱膨脹をすると、温度が下がる」 ということです。 この現象が起こる身近なものとして、冷蔵庫やエアコン(冷房時)などがあります。気体を断熱膨脹させて温度を下げているのです。 膨脹しっぱなしでは一回だけしか冷やせないので、膨張した気体を再び圧縮して、断熱膨脹を何度でも起こすようにして連続して冷やしています。気体を圧縮するときは膨脹の逆なので、気体の温度が上がってしまいます。そこで、圧縮するところは室内ではなく室外機で行っています。エアコンの室外機が熱風を出すのはこのためです。 気象関係でも断熱膨脹があります。地表付近の空気が上昇すると、上空は気圧が低いので膨脹します。このとき、まわりの空気との熱のやりとりはほとんどないので、断熱膨脹になります。空気の温度が下がるので、含まれている水蒸気が飽和し、雲ができ天気が悪くなります。