空気は膨張すると温度が下がるのは、なぜでしょうか? 分かりやすく教えて下さいm(_ _)m

空気は膨張すると温度が下がるのは、なぜでしょうか?

分かりやすく教えて下さいm(_ _)m

No.3 ベストアンサー 回答者： yos1912 回答日時： 2022/08/07 23:49

映像では温度は分子の振動といっていますが、分子の運動速度と考えた方が正確です。

速度が速くなると空気を閉じ込めている壁にぶつかるまでの時間が短くなるので振動が激しいという表現をしています。
　膨張しているということは、壁がだんだん広がっています。その壁にぶつかった分子は、跳ね返った時にははじめより速度が落ちています。野球のバントをする時に、ボールがぶつかる瞬間にバットを戻すとボールがほとんど跳ね返らないのと同じ原理です。
　跳ね返った分子の速度が遅くなったということは、温度が下がったということになります。速度＝温度ですね。

　ちなみに、同じ体積で温度が上がると、速度が速くなりますから、分子が壁にぶつかる頻度が大きくなるのと、勢いが強くなるのとで反発力が大きくなります。これは空気が持つ圧力になります。温度が上がると気圧が高くなるのはこのためです。
　この時に、圧力が変わらないようにしようとすると、壁にぶつかる頻度を下げるしかありません。どうすればいいかというと、次に壁にぶつかるまでの時間が長くするために移動距離を長くします。これは、壁から反対側の壁までを長くすればいいことになります。壁の一辺の長さが長くなったということは体積が増えたということになります。
　壁の中に入っている分子の数は変わりませんから、重さ(質量)は同じです。これで体積が増えたとになら、同じ体積あたりの重さ(密度)は小さくなります。密度の小さい空気は軽いといういい方をすることがあります。暖められた空気は軽いという事を示していますが、圧力が変わらないという前提があることを忘れないでください。

この回答へのお礼

ありがとうございましたm(_ _)m

お礼日時：2022/08/11 00:01

No.2 回答者： oo14 回答日時： 2022/08/07 12:43

膨張するとき仕事（エネルギーをつかう）をするからです。

No.1 回答者： satoumasaru 回答日時： 2022/08/07 12:42

熱というのは分子の振動なんですよ、この分子の振動が膨張によって低下するのが原因です。