中学理科 上昇気流について！！

（圧力×体積÷温度が一定になることをもとに考えました。）

密封した空間から空気を抜く場合、
密封された空間内の空気の体積は変わらず圧力だけが低下するのでその空気の温度が下がることは理解しました。

ですが、上昇気流の場合がいまいち理解できません。
教科書には「空気のかたまりが上昇すると、周囲の気圧が低いために膨張して気温が下がる」と書いてあります。

理解が浅いのでくどく言うと、「空気のかたまりが上昇すると、（上空は気圧が低いということをもとにすると）周囲の気圧が上昇した空気より低いため、上昇した空気が膨張して、その空気の温度が下がる」ということですよね？

①上昇した空気の体積が増加するのにその温度が下がるということは、（上記の式を基に考えると、）その気圧も低下しているということですか？

②また、（もし①が正しいなら、）温度が下がる以上、体積の増加よりも気圧の低下の方が大きいということですか？



質問以前に前提が間違っているかもしれないです...！
それもふくめて詳しくわかりやすく説明していただけると助かります。

No.2 回答者： konjii 回答日時： 2018/03/04 15:00

空気のかたまりの体積をV、圧力をPとすると。

PV＝aT(aは比例常数）が成り立ちます。a＝PV/T（一定）・・・（１）
（１）から①の場合、体積が２倍の時圧力がP/２でTは同じです。①が間違いなので②も間違いです。
教科書の「空気のかたまりが上昇すると、周囲の気圧が低いために膨張して気温が下がる」は説明不足です。周囲の空気の圧力が低くてもその温度が高いとかたまりの温度は下がりません。なぜ高いところの空気が圧力と温度が低いのかを解説しないと理解できません。
空気の圧力はその位置から成層圏までの距離に比例します。それは空気の圧力はその位置から上の空気の重さだからです。
空気の温度はその位置から成層圏までの距離に比例します。温度は空気の運動エネルギーです。成層圏へ近づくと空気の位置エネルギーが増えて、その分、運動エネルギーが小さくなります、よって空気の温度が下がります。
空気のかたまりは上昇すると押される圧力が低下し膨張します。空気のかたまりの圧力は、押される圧力と同じです。同時に、高いところへ上昇するほど運動エネルギは位置エネルギに変わり温度が下がるのです。

No.1 回答者： mapascal 回答日時： 2018/03/04 10:07

気圧が低いためと書いてあるのだから当然気圧が低下します。

断熱膨張で調べてみて下さい。

この回答へのお礼

なるほど！断熱膨張というものがあるのですね！調べてみます！
ありがとうございます！

お礼日時：2018/03/04 10:18