Adiabatische Zustandsänderung

Bei einer adiabatischen Zustandsänderung (griech. α [a] – nicht, διαβαίνειν [diabaínein] – hindurchgehen) tauscht ein thermodynamisches System mit seiner Umgebung keine Wärmeenergie aus, es ist also thermisch isoliert. Dabei können sich die Zustandsgrößen Druck, Temperatur und Dichte ändern.

Der Aufstieg eines Luftpaketes in der Atmosphäre durch Konvektion kann in erster Näherung als ein adiabatischer Prozess beschrieben werden.

Dieses Luftpaket gelangt bei seinem Aufstieg in Bereiche, in denen geringerer Luftdruck herrscht. Es dehnt sich daher aus. Die dabei von ihm verrichtete Ausdehnungsarbeit erfordert eine bestimmte Menge an Energie. Aufgrund der Annahme von Adiabasie kann diese Energiemenge nur aus der inneren Energie stammen, wodurch sich das Luftpaket abkühlt.

Setzt beim Aufstieg des Luftpakets keine Kondensation ein, spricht man von einem trockenadiabatischen Aufstieg. Dabei kühlt sich das Luftpaket gemäß dem trockenadiabatischen Temperaturgradienten ab, der einen Wert von -0,98 K pro 100 m, Höhendifferenz aufweist. Steigt also ein Luftpaket beispielsweise 1000 m auf, so nimmt seine Temperatur dabei um knapp 10 K ab.

Kommt es aber beim Aufstieg irgendwann zur Kondensation, verringert die beim weiteren Aufsteigen frei werdende Kondensationswärme den trockenadiabatischen Temperaturgradienten um einen bestimmten Betrag, der von der Menge der freiwerdenden Kondensationswärme (latente Wärme) abhängig ist. So beträgt der feuchtadiabatische Temperaturgradient in Mitteleuropa im Mittel -0,5 bis -0,7 K pro 100 Meter, d.h. steigt ein Luftpaket feuchtadiabatisch um 1000 m, dann verringert sich seine Temperatur um 5 - 7 K.

Siehe hierzu:

• Adiabatischer Temperaturgradient