高空的气温为什么很低?

为什么天空中的高温如此之低？

生活经验告诉我们，在数万米的高度，空气温度将下降到零下40至50度。为什么这么低？我们可以用热力学知识来解释。

通常我们取一部分温度和压力与研究对象相同的空气，称之为气团。它的直径通常是几千米或更大。由于空气质量较大，其边缘与外界的热交换对整个空气质量的影响可以忽略不计。根据热力学第一定律，气团内部能量的增加或减少等于外部做功或它对外部做功的多少。

太阳使地球变热，地面使地面附近的空气温度升高，密度降低，从而向上运动，导致气团膨胀，推动周围的空气向外做功。它的内能降低，温度降低。因此，地方越高，空气的温度越低。对于干燥空气，每增加1公里，温度就会降低10摄氏度。

当飞机在10，000米的高度飞行时，机舱外面的温度通常是零下50度，而机舱里面的温度却像春天一样温暖。这是因为机舱里有空调设备。然而，你需要知道空调在这个时候不是用来提高温度的。相反，机舱内的空气被用来降低温度。高空舱外气压低于舱内气压。为了保持机舱内始终有新鲜空气，必须用压缩机将空气压入机舱。在这个过程中，压缩机压缩空气做功，增加空气的内能，提高温度。如果不使用空调，机舱内的温度将上升到50摄氏度以上。