Где воздух теплее внизу или вверху

Где температура в комнате выше — вверху или внизу? Почему?

Где температура Выше или Ниже в комнате, зависит от многих факторов:

1. Системы отопления;
2. времени года, соответсвенно от этого какие системы могут быть в работе;
3. наличием или отсутствием систем охлаждения;
4. наличием или отсутствием систем увлажнения;
5. наличием или отсутствием систем очистки воздуха;
6. наличием или отсутствием систем ионизации воздуха;
7. наличием или отсутствием систем вентиляции, ее побуждения механическое или гравитационное.

Скажем стандартная ситуация — отсутствие всех систем кроме системы отопления, но отопление сделано в полу.

ессли присутствуют системы позиции 3-7, то температура будет скорей всего равномерная или вернее равномерноперемешанная.

Это понять совсем несложно, если знать законы физики. А именно тот из них, который говорит, что горячий воздух поднимается вверх. Холодный при этом остаётся внизу. И если нет искусственный их перемешивателей, типа вентилятора, то и наблюдается эта разница температур. Которая, может быть очень даже существенной. Например летом, если у вас частный дом. Поднимитесь на второй этаж или чердак. И увидите-что там жарко как в бане.

Теплый воздух всегда поднимается вверх, а холодный опускается вниз. Поэтому в верхней части комнаты всегда теплее, чем внизу. Особенно это заметно, когда залезешь на стремянку и станешь там, вверху, что — нибудь делать, например, карнизы к окошкам подвешивать. Если внизу нормальная температура, то на лестнице становится жарко и хочется рубашку снять, а то вспотеешь.

Есть такое понятие конвекция воздуха. Теплый воздух подымается вверх, а холодный опускается вниз. От батареи воздух нагревается, подымается вверх, на его место приходит снизу холодный воздух. Теплый воздух охлаждается и опускается вниз. И так у вас в комнате будет постоянно происходить круговорот воздуха.

С детства ещё помню, тёплый воздух поднимается вверх, а холодный воздух находится внизу, он тяжелей.

Значит теплей будет вверху комнаты внизу холодней.

Но воздух постоянно перемещается (конвенция), так что теплей в верху но не на много.

Тёплый воздух всегда располагается выше холодного, так как тёплый воздух легче холодного.

Это известно из уроков физики.

Достаточно вспомнить баню в которой сильно жарко. Чем ниже к полу, тем прохладнее воздух и легче дышать.

По закону физики, тёплый воздух легче холодного, и потому собирается вверху. Ну а холодный, естественно. будет внизу.

Вообще-то "температур" женского рода и заканчиваться это слово должно на букву "а". Что же касается температуры воздуха в помещении, то холодный воздух будет опускаться вниз, а тёплый подниматься вверх и соответственно теплее будет воздух у потолка. Точно так же и на открытом воздухе, просто здесь ещё есть движение воздушных потоков и в горизонтальном положении, а так же и разряжённость самого воздуха, что может изменить положение разнотемпературных слоёв воздуха относительно друг друга.

Клуб почемучек. Почему перед дождем бывает сильный ветер?

Сегодня в “Коллективном блоге для мам” новый выпуск моего “Клуба почемучек“. В нем я отвечаю на вопрос мамы Жени и сына Димы: “Где находится Край Света?” А здесь у себя в блоге я делаю перепост прошлого выпуска “Клуба почемучек”, в котором отвечала на вопрос двух сестричек Маши (10 лет) и Насти (7 лет):

“Почему бывает сильный ветер перед дождем?“

Для того, чтобы ответить на этот вопрос, разберемся сначала, что такое дождь и почему дует ветер.

1. Что такое дождь?
Вода, испаряясь с поверхности земли или водоема, в виде пара поднимается вверх, где, охлаждаясь, конденсируется (собирается) в мельчайшие капли. Получается облако. Иногда такое происходит не высоко в небе, а прямо у поверхности земли. Тогда мы видим туман – “облако вблизи”. Чтобы облако пролилось дождем, в нем должно собраться много пара (и тогда оно темнеет, мы называем такое облако тучей). Кроме того, для образования капель нужны “зародыши” – ядра, к которым будут прилипать маленькие капельки пара до тех пор, пока они не слипнутся в большую каплю. Настолько тяжелую, что она упадет вниз. Обычно такими ядрами служат кристаллики льда, пылинки, частички дыма. Ученые-метеорологи научились “сеять” зародыши дождевых капель в облака для того, чтобы при необходимости сделать искусственный дождь. Для этого используют, например, сухой лед или йодистое серебро, которые распыляют с самолета.
Давайте попробуем сами сделать дождь.

Нам понадобится большая стеклянная банка (мы взяли трехлитровую), стеклышко или металлическая пластинка, чтобы закрыть ее, и что-то холодное (у нас это формочки со льдом).
В банку надо налить теплой воды примерно до половины. Пар от нее идти не должен – лучше, чтобы капли собирались постепенно, так нагляднее. Сверху нужно закрыть банку стеклом, а на него положить лед – чтобы влага конденсировалась быстрее.
Буквально тут же можно увидеть, как внутри банки собирается туман, и ее стенки запотевают – у нас в банке получилось настоящее облако! Небольшие капельки воды, осевшие на крышке, на глазах превращаются в большущие капли, которые под действием собственной тяжести отрываются и капают назад в воду. У нас идет дождь!
Подробнее об этом опыте в посте “Облако в банке“.

Делаем дождь

2. Что такое ветер?
Ветер – это перемещение воздуха. Обычно оно происходит из области высокого давления в область низкого давления. Это звучит не очень понятно �� Поэтому попробуем рассмотреть процесс поближе. Теплый воздух легкий, он поднимается вверх. Это можно проверить, если поднять над включенной газовой конфоркой полиэтиленовый пакет – теплый воздух, поднимающийся вверх, наполнит пакет и увлечет его за собой. На этом основан полет воздушного шара. (Внимание! Этот опыт демонстрируют только родители!).

Ловим теплый воздух

Теплый воздух легкий из-за того, что его молекулы расположены далеко друг от друга. Когда воздух остывает, он “сжимается”, плотность его становится больше и он “тяжелеет”. Поэтому он опускается вниз и “выдавливает” оттуда теплый, менее плотный воздух.
Пусть дети сравнят воздух в квартире: у самого пола он холодный, а если залезть, например, на стол, то там будет значительно теплее.

Проверяем, где воздух теплее – вверху или внизу

Когда теплый воздух поднимается, а холодный опускается, получается ветер. Можно провести классический опыт со свечкой: зажженную свечу поднести к самому низу выходной двери на улицу. Пламя отклониться в сторону комнаты – значит, внизу холодный воздух с улицы задувает в квартиру. А если поднять свечку к верхнему краю двери – пламя отклониться в другую сторону. Значит, теплый воздух из квартиры вылетает наружу. (Честно говоря, у нас пламя так и не захотело ничего показывать, хотя рукою сквозняк чувствовался. Лишь над батареей под подоконником пламя свечки отклонялось, показывая что от нее теплый воздух идет вверх. Может кому-то повезет больше?).

Опыт со свечкой

Так же происходит в масштабе всей Земли. Воздух нагревается в разных ее частях неравномерно. Там, где воздух прогрет сильнее, он менее плотный (а значит, его давление низкое). И тогда его вытесняет более плотный холодный воздух с более высоким давлением. Получается ветер.

3. Теперь, когда мы представляем, что такое дождь и что такое ветер, мы можем попробовать ответить на вопрос, почему перед дождем бывает сильный ветер.
На самом деле это результат действия множества физических факторов. Назову самые основные из них. Во-первых, сильный ливень бывает на границе атмосферного фронта, который собственно и несет дождевые тучи (проще говоря, именно этот ветер и приносит нам дождь). Во-вторых, капли дождя, падая из облака вниз, увлекают за собой частицы воздуха. И получается нисходящий воздушный поток, который потом растекается по поверхности земли в разные стороны от дождя и как-бы “опережает” его.
Мы смогли получить ветер перед дождем прямо у нас в ванной. Для этого надо только посильнее включить душ. Поставьте руку рядом с тем местом, где струя душевой воды ударяется о ванну. Вы почувствуете идущий оттуда ветерок.

Делаем сильный ветер перед дождем ��

Предыдущие выпуски Клуба можно посмотреть здесь.
А другие вопросы почемучек по теме “Ветер” здесь: “Почему ветер воет?” и “Как сделать флюгер?”
Ну а материалы моего блога о погоде и метеонаблюдениях для детей читайте по тегу “МЕТЕОСТАНЦИЯ“

Куда стремится теплый воздух

Где температура в комнате выше — вверху или внизу? Почему?

По закону физики, тёплый воздух легче холодного, и потому собирается вверху. Ну а холодный, естественно. будет внизу.

Есть такое понятие конвекция воздуха. Теплый воздух подымается вверх, а холодный опускается вниз. От батареи воздух нагревается, подымается вверх, на его место приходит снизу холодный воздух. Теплый воздух охлаждается и опускается вниз. И так у вас в комнате будет постоянно происходить круговорот воздуха.

Вопрос не имеет однозначного ответа!

Где температура Выше или Ниже в комнате, зависит от многих факторов:

1. Системы отопления;
2. времени года, соответсвенно от этого какие системы могут быть в работе;
3. наличием или отсутствием систем охлаждения;
4. наличием или отсутствием систем увлажнения;
5. наличием или отсутствием систем очистки воздуха;
6. наличием или отсутствием систем ионизации воздуха;
7. наличием или отсутствием систем вентиляции, ее побуждения механическое или гравитационное.

Скажем стандартная ситуация — отсутствие всех систем кроме системы отопления, но отопление сделано в полу.

ессли присутствуют системы позиции 3-7, то температура будет скорей всего равномерная или вернее равномерноперемешанная.

Теплый воздух всегда поднимается вверх, а холодный опускается вниз. Поэтому в верхней части комнаты всегда теплее, чем внизу. Особенно это заметно, когда залезешь на стремянку и станешь там, вверху, что — нибудь делать, например, карнизы к окошкам подвешивать. Если внизу нормальная температура, то на лестнице становится жарко и хочется рубашку снять, а то вспотеешь.

Это понять совсем несложно, если знать законы физики. А именно тот из них, который говорит, что горячий воздух поднимается вверх. Холодный при этом остаётся внизу. И если нет искусственный их перемешивателей, типа вентилятора, то и наблюдается эта разница температур. Которая, может быть очень даже существенной. Например летом, если у вас частный дом. Поднимитесь на второй этаж или чердак. И увидите-что там жарко как в бане.

Тёплый воздух всегда располагается выше холодного, так как тёплый воздух легче холодного.

Это известно из уроков физики.

Достаточно вспомнить баню в которой сильно жарко. Чем ниже к полу, тем прохладнее воздух и легче дышать.

С детства ещё помню, тёплый воздух поднимается вверх, а холодный воздух находится внизу, он тяжелей.

Значит теплей будет вверху комнаты внизу холодней.

Но воздух постоянно перемещается (конвенция), так что теплей в верху но не на много.

Вообще-то «температур» женского рода и заканчиваться это слово должно на букву «а». Что же касается температуры воздуха в помещении, то холодный воздух будет опускаться вниз, а тёплый подниматься вверх и соответственно теплее будет воздух у потолка. Точно так же и на открытом воздухе, просто здесь ещё есть движение воздушных потоков и в горизонтальном положении, а так же и разряжённость самого воздуха, что может изменить положение разнотемпературных слоёв воздуха относительно друг друга.

Я себе купил настенный тепловентилятор. Наметил, куда должен дуть горячий воздух и прикрепил его под самый потолок. Воздух должен был дуть прямо на кровать. Однако случился облом. Даже на среднем нагреве струя воздуха вместо достижения кровати быстро рассеивалась, постепенно поворачивая вверх. Теперь думаю, что надо тепловентилятор перевешивать.

Так что теплый воздух поднимается вверх, даже если его гнать вентилятором вниз.

Из школьного курса физики всем нам должно быть известно, что вверх поднимается тёплый воздух, а соответственно вверху теплее. Именно по это причине (вверх подымается теплый воздух) батареи в помещениях обычно монтируют внизу, чтобы происходила циркуляция воздуха в помещении.На картинке синими стрелочками обозначено движение холодного воздуха, а красными — теплого.

Согласно законам физики теплый воздух стремится вверх, а холодный или охлажденный стремится вниз. Поэтому вверху должно быть теплее, но так бывает не всегда. Например, если в помещении работают теплые полы, то теплее всего может быть около пола.

Самой высокой по показателям, температура в комноте, конечно будет ближе к потолку. Все потому, что объясняет сие явление, такая наука как физика, которая говорит о том всем нам и ученикам, что чем теплее воздух, тем выше он поднимается вверх.

Проветривать нужно обязательно. Тем более, что температура за окном не такая уж и низкая! Вообще, простуженным людям полезен свежий воздух и даже прогулки по свежему воздуху. И тем более стоит проветривать помещение. Воздух при этом становится свежим и не имеет такого количества распространяемого Вами вируса. Я дома даже при приличном холоде хотя бы раз в день проветриваю. Если Вы болеете, то, думаю, утром и вечером перед сном не помешало бы. Чем дольше будете проветривать, тем лучше. Но хотя бы минут 15 нужно. От этого сильнее Вы не заболеете точно.

При изменении географической широты непосредственно меняется лишь один фактор, влияющий на прогрев воздуха. Это угол падения солнечных лучей.Естественно, чем ближе к экватору, тем больше энергии солнечной радиации получает земная поверхность. Но не всё так однозначо. Ось вращения Земли наклонена к плоскости своей орбиты из-за чего происходят сезонные изменения в величине получаемой энергии. Летом, ближе к полюсу солнце светит длительную часть суток, тогда как в низких широтах разница во времени между днем и ночью небольшая.Это к тому, что летом Якутск и Ташкент получают примерно одинаковую энергию Солнца ( зимой Якутск получает в сто раз меньше, чем Ташкент). Таким образом летом теплее всего совсем не на экваторе, а там, где долгота дня достаточна длинна, а Солнце достаточно высоко ( например, Волгоград, с его далеко не южной широтой в 48-49 гр.). Но всё вышеприведенное — это идеальные случаи.Ташкент, Якутск, отчасти Волгоград, мало подвержены влиянию океанов, лежат не в горах,не подвержены сезонным атмосферным течениям. Так, что прямой зависимости между температурой воздуха и широтой нет, точнее она очень сложная.

Ту скорее обратный процесс. Чем ниже температура- тем снега больше. Вода в атмосфере замерзает и выпадает в виде осадков- снега. Если и дальше понижать температуру, то будут замерзать и другие газы и выпадать так же в виде снежинок или льдинок.

Но если, например, взять снег и принести в теплую комнату, то он конечно будет охлаждать там воздух, попутно тая. И чем больше вы принесете снега, тем больше охладите этот объем воздуха.

Купалась я в такой воде (когда температура воды и воздуха практически не ощущается) Это было в Мертвом море в Израиле. В июле, рано утром (часов в 6 или даже раньше) вода еще не остыла (она же очень соленая и плотная, остывает долго), а воздух еще не нагрелся и вода была градуса на два-три теплее. Честно говоря, впечатление, как будто выходишь из теплой ванны, не очень понравилось. Не понятно купалась ты или не купалась.

Гораздо приятнее, когда и вода, и воздух примерно одинаковые или вода на пару градусов холоднее, как в Таиланде. Вот в такой воде можно купаться, нырять, плавать под водой часами.

36,6 градусов по Цельсию, это температура подмышечной впадины, где она стабильна, а температура поверхности кожи по всему телу в среднем может быть на 5-10 градусов ниже этого значения, а пятки и ступни ног, это вообще самые холодные части тела.

Температура окружающего воздуха в пределах 25-30 градусов обычно воспринимается обнаженным телом как «никакая» (индифферентная), то есть ни тепло, и не прохладно. При температуре воздуха в 36 градусов будет жарко, ибо это на 5-10 градусов выше температуры кожных покровов.

Конвекция

Но если вода такой плохой проводник тепла, то как же она нагревается в чайнике? Воздух еще хуже проводит тепло; тогда непонятно, почему во всех частях комнаты зимой устанавливается одинаковая температура.

Вода в чайнике быстро закипает из-за земного притяжения. Нижние слои воды, нагреваясь, расширяются, становятся легче и поднимаются кверху, а на их место поступает холодная вода. Быстрый нагрев происходит лишь благодаря конвекции (латинское слово, означающее «перемешивание»). Нагреть воду в чайнике, находящемся в межпланетной ракете, будет не так-то легко.

Еще об одном случае конвекции воды, не называя этого слова, мы говорили несколько раньше, объясняя, почему реки не промерзают до дна.

Почему батареи центрального отопления помещаются у пола, а форточки делаются в верхней части окна? Пожалуй, удобнее было бы открывать форточку, если бы она была внизу, а батареи, чтобы не мешались, было бы неплохо поместить под потолком.

Если бы мы послушались таких советов, то быстро бы обнаружили, что комната не прогревается батареей и не проветривается при открытой форточке.

С воздухом в комнате происходит то же самое, что и с водой в чайнике. Когда батарея центрального отопления включается, воздух в нижних слоях комнаты начинает нагреваться. Он расширяется, становится легче и поднимается кверху, к потолку. На его место приходят более тяжелые слои холодного воздуха. И они, нагревшись, уходят к потолку. Таким образом в комнате возникает непрерывное течение воздуха – теплого снизу вверх и холодного сверху вниз. Открывая форточку зимой, мы впускаем в комнату поток холодного воздуха. Он тяжелее комнатного и идет вниз, вытесняя теплый воздух, который поднимается кверху и уходит в форточку.

Керосиновая лампа хорошо разгорается лишь тогда, когда на нее надето высокое стекло. Не следует думать, что стекло нужно только для защиты пламени от ветра. И в самую тихую погоду яркость света сразу возрастает, как только на лампу надето стекло. Роль стекла состоит в том, что оно усиливает приток воздуха к пламени – создает тягу. Это происходит по той причине, что воздух внутри стекла, обедненный кислородом, затраченным на горение, быстро нагревается и идет кверху, а на его место поступает чистый холодный воздух через отверстия, сделанные в горелке лампы.

Чем выше стекло, тем лампа будет лучше гореть. Действительно, быстрота, с которой устремляется холодный воздух в горелку лампы, зависит от разности в весе нагретого столба воздуха в лампе и холодного воздуха вне лампы. Чем выше столб воздуха, тем больше будет эта разность весов, а с ней и быстрота перемешивания.

Поэтому и заводские трубы делают высокими. Для заводских топок нужен особенно сильный приток воздуха, нужна хорошая тяга. Она и достигается благодаря высоким трубам.

Отсутствие конвекции в лишенной тяжести ракете не позволит пользоваться спичками, лампами и газовыми горелками: продукты сгорания задушат пламя.

Воздух – плохой проводник; при его помощи мы можем сохранять тепло, но с одним условием: если мы избежим конвекции – перемешивания теплого и холодного воздуха, – которая сводит на нет теплоизоляционные свойства воздуха.

Устранение конвекции достигается применением разного рода пористых и волокнистых тел. Внутри таких тел воздуху трудно двигаться. Все подобные тела хороши как теплоизоляторы только благодаря своей способности удерживать слой воздуха. Теплопроводность же самих веществ волокна или стенок пор может быть не очень малой.

Хороша шуба из густого меха, содержащего как можно больше волокон; гагачий пух позволяет изготовлять теплые спальные мешки весом меньше полукилограмма из-за исключительной тонины своих волокон. Полкилограмма этого пуха могут «задержать» столько же воздуха, сколько десяток килограммов ватина.

Для уменьшения конвекции делают двойные рамы. Воздух между стеклами не участвует в перемешивании воздушных слоев, происходящем в комнате.

Наоборот, всякое движение воздуха усиливает перемешивание и увеличивает передачу тепла. Именно поэтому, когда нам нужно, чтобы тепло уходило побыстрее, мы обмахиваемся веером или включаем вентилятор. Поэтому на ветру и холоднее. Но если температура воздуха выше температуры нашего тела, то перемешивание приведет к обратному результату, и ветер ощущается, как горячее дыхание.

Задача парового котла состоит в том, чтобы как можно быстрее получать нагретый до нужной температуры пар. Естественной конвекции в поле тяжести для этого совершенно недостаточно. Поэтому создание интенсивной циркуляции воды и пара, приводящей к перемешиванию теплых и холодных слоев, является одной из основных задач при конструировании паровых котлов.

Почему в горах холодно, ведь теплый воздух поднимается вверх? Причины, фото и видео

Атмосфера и погода

Всем известно, что в бане или в сауне самое жаркое место находится прямо под потолком. Горячий воздух уходит вверх в силу своей разряженности, наименьшей плотности, а более плотный холодный воздух опускается вниз за счет собственной тяжести. Но почему же в планетарных масштабах это не так?

Если теплый воздух поднимается вверх, в горах, да и вообще на больших высотах, должны быть вечные тропики, а вместо жары там наблюдается пониженная температура. На самом деле, подобное явление вовсе не является аномалией, оно вполне объяснимо. Достаточно прислушаться к мнениям ученых, чтобы все стало понятным.

Как прогревается планета?

Расход солнечной энергии, поступающей на Землю

Задаваясь вопросом, как же осуществляется прогрев нашей планеты, многие люди уверенно ответят, что тепло идет от Солнца. Это верно, но стоит понимать, что солнечные лучи падают на поверхность Земли, прогревая ее. Прогреть воздух сам по себе они не могут, слишком мала его плотность и теплопроводность. Нагревается именно поверхность Земли, которая затем отдает тепло воздуху, который передает его в космическое пространство. Утере тепла из атмосферы препятствуют парниковые газы, создающие условия, в которых повышенная температура удерживается близ поверхности планеты. Однако чем выше, тем парниковых газов меньше, и температуры падают.

Температура воздуха и нагрев поверхности

Холодный воздух сверху не может просто вытеснить своей массой теплый – внизу давление выше, потому и плотность воздуха тоже выше, чем в верхних разряженных слоях. Впрочем, движение холодного воздуха вниз и теплого вверх все же наблюдаются – так появляются ветра. Процесс актуален для тех масс воздуха, которые холоднее основных в рамках своего слоя. Воздух в горах может быть холоднее окрестного из-за ледяных шапок, и он может падать вниз – именно так, к примеру, зарождаются цикличные ветры с гор, наподобие бора.

Как формируется температура в горах?

Таким образом, вопрос с поднимающимся вверх теплым воздухом понятен – в рамках земного шара он остается возле земной поверхности. Близость верхних слоев атмосферы к Солнцу тоже не играет никакой роли. Если рассматривать ситуацию с высокогорьями, здесь свою роль играют совершенно другие факторы.

Изменение давления и температура с высотой

Поглощая солнечное тепло, земная поверхность передает его в воздух, прогревая его до 15 км в высоту. Но прогрев не равномерен – чем ближе к поверхности, тем теплее, и чем дальше от нее, тем холоднее. Воздух имеет низкую теплопроводность и охлаждается быстро, а с ростом высоты он становится еще и разряженным, что еще сильнее снижает теплопроводность. На практике на каждый километр высоты приходится снижение температуры примерно на 6 градусов, и это актуально как для альпинистов, поднимающихся в годы, так и для воздухоплавателей, пилотов.

Однако на этом моменте многие люди наверняка возразят: почему с ростом высоты температура в горах падает, если Солнце все равно обеспечивает нагрев участков земной поверхности близ присутствующих атмосферных масс?

Сами горы тоже прогреваются светилом, получают от него тепло и транслируют его в воздух. В целом, это верное высказывание, однако стоит помнить о разряженности воздуха, который сложнее прогреть на высоте, и о том, что горные участки имеют не такую уж значительную площадь, зато остаются открытыми всем ветрам.

Падение лучей на горные хребты происходит под углом, что обеспечивает минимальный прогрев, а не отвесно, как на ровной суше – последний вариант более эффективен. А еще горы находятся обычно под снеговыми шапками, а снег обладает способностью отражать солнечные лучи, минимизируя прогрев.

Таким образом, в горах бывает холоднее в силу разряженности воздуха, неэффективного прогрева поверхностей, по ряду других причин. Теплый воздух должен идти вверх, и потому вверху должно быть теплее, чем внизу, однако в рамках атмосферы всей планеты эта закономерность срабатывает не всегда.

Почему на высоте холодно – интересное видео

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

physics_gymn12

Теплый воздух поднимается вверх. Почему же в тропосфере внизу теплее, чем вверху?

LJ Video

• ←
• 1
• →

По формуле Менделеева-Клапейрона можно определить, что при уменьшении давления (давление уменьшается за счёт гравитации) и увеличении объёма, температура газа понижается => температура газа в тропосфере вверху ниже, чем внизу! А также это зависит от других различных факторов, например, наличие ветров.

Edited at 2014-11-24 07:16 pm (UTC)

Я думаю так:
Тропосфера нагревается от Земли, которая, в свою очередь, получает тепло от Солнца. Доля теплого воздуха поднимается через атмосферу и постепенно расширяется, при этом теряя тепло.
Давление воздуха уменьшается с высотой. Поэтому при подъеме воздух расширяется. Расширяясь, он совершает работу, расходуя на это часть своей внутренней энергии. Это и является главной причиной охлаждения воздуха.