Tijdens adiabatische expansie ondergaat een gas een volumeverandering zonder dat er warmte aan het systeem wordt toegevoegd of verwijderd (Q =0). Terwijl het gas uitzet, werkt het door tegen de omgeving te duwen. Dit werk gaat ten koste van de interne energie van het gas, waardoor de temperatuur daalt. Daarom wordt het gas gekoeld door de omzetting van interne energie in arbeid.

Hier is een uitleg van het proces:

1. Initiële status: Beschouw een gas dat in een container is opgesloten en een bepaalde temperatuur, volume en druk heeft.

2. Adiabatische expansie: De container zet plotseling uit, waardoor het gas een groter volume kan innemen. Omdat de uitzetting adiabatisch is, wordt er geen warmte uitgewisseld tussen het gas en zijn omgeving.

3. Werk verricht door het gas: Terwijl het gas uitzet, duwt het tegen de uitzettende wanden van de container en doet het werk (W) op de omgeving. Deze arbeid is positief omdat het gas over een afstand een kracht uitoefent in de verplaatsingsrichting.

4. Interne energie: Volgens de eerste wet van de thermodynamica kan energie niet worden gecreëerd of vernietigd, maar alleen worden overgedragen tussen verschillende vormen. Omdat er in dit geval geen warmte aan het systeem wordt toegevoegd (Q =0), moet de arbeid van het gas (W) afkomstig zijn van de interne energie (U) van het gas.

5. Verkoelend effect: De interne energie van een gas is gerelateerd aan de temperatuur ervan. Terwijl het gas werkt door uit te zetten, neemt de interne energie ervan af. Deze afname van de interne energie zorgt ervoor dat de temperatuur van het gas daalt.

Samenvattend wordt tijdens adiabatische expansie de arbeid van het gas afgeleid van zijn interne energie, wat leidt tot een temperatuurdaling en een koelend effect op het gas.