Warme lucht stijgt op. Hoe kan het dat het in de lucht boven toch koud is?

Warme lucht stijgt niet persé op. Lucht stijgt alleen maar op als de dichtheid van die lucht lager is dan de dichtheid van de omringende lucht - en dat is (toevallig) het geval bij lucht die warmer is dan de lucht in de omgeving, omdat lucht uitzet wanneer het warmer wordt. Lucht van 10 °C zal dus opstijgen als de lucht in de omgeving 5 °C is. Maar diezelfde lucht van 10 °C zal juist dalen als de lucht in de omgeving 20 °C is. Goed, dan de vraag waarom het boven kouder is. Dat komt door de zogenaamde adiabatische expansie. Dat is het uitzetten van de lucht zonder dat er warmte wordt uitgewisseld met de omgeving. Op onderstaande Bron wordt uitgelegd dat de gaswet zegt dat daarbij de temperatuur zal dalen. Dit effect zie je ook bij het openen van een flesje koolzuurhoudende drank. Daarbij komt de lucht vrij die boven de drank in het flesje zit. In het flesje stond die lucht onder druk, buiten de fles niet. Daardoor koelt de lucht af - je kunt dat voelen door je vinger in de uitstromende lucht te houden. Ook een koolzuurblusser werkt volgens dat principe. In een koolzuurblusser zit vloeibaar koolzuur onder hoge druk. Ga je daarmee een brand blussen, dan koelt het uitstromende koolzuur snel af door de plotselinge drukafname. Die afkoeling is zo groot, dat het koolzuur zelfs bevriest, waardoor je koolzuursneeuw spuit. Ook met een fietspomp kun je het effect zien, maar dan omgekeerd. Als je de uitstroomopening goed dichthoudt en dan probeert te pompen, merk je dat de temperatuur van de pomp toeneemt. Dat komt doordat je de lucht die in de pomp zit onder druk brengt.

Bronnen:

http://nl.wikipedia.org/wiki/Adiabatische_expansie