amikor egy légi csomag felemelkedik, akkor növekedni kezd, mivel kevesebb légköri nyomást tapasztal. Ez a jelenség megfigyelhető a mindennapi életben. Például, ha egy zacskó burgonya chipset (amely alapvetően egy légi csomag, amelyben van némi egészségtelen étel) magasabb magasságba visz, akkor a táska belsejében lévő levegő kitágul, amikor a környező légnyomás csökken. Az alábbi klip egy SunChips táskát mutat, amely kibővül, amikor a Colorado-i Pikes Peak-ig vezet (ahol a Légnyomás ~50% – kal alacsonyabb, mint a tengerszint).
ugyanez a fajta terjeszkedés megfigyelhető, még drámaibb módon, egy erős léggömbön. Az alábbi time-lapse klip emelkedő időjárási ballont mutat, amely megközelíti a légcsomag viselkedését, tágul, amikor a légköri nyomás ~90 000 láb emelkedés közben csökken. A ballon az eredeti térfogatának több mint 100-szorosára bővül, míg végül azt mondja: “Nincs több” és felrobban!
a légi csomag gyors terjeszkedése (mivel alacsonyabb légköri nyomással találkozik) jelentősen lehűl — általában néhány fok vagy több 1000 lábonként. A fenti időjárási ballon például lehűlt a fagypont alatti hőmérsékletre, amikor kibővült.
ez a hűtés azért következik be, mert molekuláris szinten egy légcsomag belső energiájának egy részét felhasználja, amikor kitágul. Bizonyos értelemben energiára van szükség ahhoz, hogy a légi csomag “kiszoruljon” a környezetbe. A belső energia csökkenése a hőenergia csökkenésének felel meg. Ezért, amikor egy gáz belső energiája csökken, akkor a hőmérséklete is csökken. (Ha érdekli a gázok részletes termodinamikai viselkedése és az úgynevezett “adiabatikus expanzió” jellege, itt többet megtudhat.)
a tágulással kapcsolatos hűtés jó háztartási példája a levegő kiengedése a kerékpár gumiabroncsából. Egy Ryan nevű srác ezt alább demonstrálja a YouTube-on. Ryan hagyja, hogy a levegő rohanjon ki a kerékpár gumiabroncsából; a levegő természetesen kitágul, amikor a nagy nyomás alatt (a gumiabroncs belsejében) az alacsonyabb nyomásra (a gumiabroncson kívül) mozog. Ahogy az várható volt, a levegő nagyon lehűl a folyamat során, amint azt a Celsius hőmérsékletmérő is mutatja.
a másik oldalon, amikor egy légi csomag nagyobb légköri nyomást tapasztal, összenyomódik és meleg lesz. Ryan felülről újabb videót tett közzé, amely bemutatja, hogyan növekszik a levegő hőmérséklete, amikor összenyomják, hogy felfújják a kerékpáros gumiabroncsot.
Hasonlóképpen, a vadon élő légi parcella összenyomódik és felmelegszik, amikor magasabb magasságból alacsonyabb magasságba mozog. A légköri nyomás növekedése összenyomja a csomagot, ezáltal átadja a belső energiát és növeli annak hőmérsékletét. Ez a fő oka annak, hogy a Death Valley — Észak-Amerika legalacsonyabb pontja-olyan forró: minden olyan légi parcella, amely leereszkedik a magasság alacsony szintjére, intenzív összenyomódáson és felmelegedésen megy keresztül a folyamat során.
egy második tanulságos példa: miért hidegebb a hegyekben?
a hegyek hidegebbek, mint az alacsonyabb magasságok, ugyanazon alapvető ok miatt, hogy hideg van a síkon kívül: a levegő mindig mozgásban van, és minden levegő, amely felfelé mozog a légkörben, kitágul és lehűl.
az egyik fő különbség a síkok és a hegyek között az, hogy amikor egy hegyen vagy, szárazföldön állsz — ahelyett, hogy az égen repülnél. A föld nagyon hatékony lehet A Nap energiájának elnyelésében és a meleg átadásában a közeli levegőbe. Ez a fajta felmelegedés nem történik meg a szabad légkörben, ahol egy repülőgép repül, mivel maga a levegő nem szívja fel könnyen a napfényt.
ily módon a hegy vagy a magas fennsík felszíne által elnyelt napfény növeli a helyi hőmérsékletet. Minél nagyobb egy hegy felülete, annál nagyobb a fűtési hatás. Vannak azonban olyan okok, amelyek miatt a hegyek általában még mindig hidegebbek, mint a szárazföld alacsonyabb magasságokban.
először is, a levegő mindig mozgásban van: egy adott hegylánc — még akkor is, ha a nap jelentősen felmelegíti — hideg levegővel találkozik, amely más égboltból fúj be. Ennek a levegőnek a nagy része meglehetősen hideg lesz, mert nem melegítette fel a napsütötte felület. Valójában a föld viszonylag kis mennyiségű magas magasságú felülettel rendelkezik, ezért korlátozott képessége van a magas magasságú levegő nagy léptékű melegítésére.
másodszor, a hegyekbe érkező levegő egy része felemelkedik az alacsonyabb magasságokból, kitágul és lehűl a légköri nyomás csökkenése miatt.