Durante a expansão adiabática, um gás sofre uma mudança de volume sem que qualquer calor seja adicionado ou removido do sistema (Q =0). À medida que o gás se expande, ele trabalha empurrando o ambiente. Esse trabalho é feito às custas da energia interna do gás, provocando uma diminuição na sua temperatura. Portanto, o gás é resfriado devido à conversão da energia interna em trabalho.

Aqui está uma explicação do processo:

1. Estado inicial: Considere um gás confinado dentro de um recipiente a uma certa temperatura, volume e pressão.

2. Expansão Adiabática: O recipiente é expandido repentinamente, permitindo que o gás ocupe um volume maior. Como a expansão é adiabática, não há troca de calor entre o gás e sua vizinhança.

3. Trabalho realizado pelo gás: À medida que o gás se expande, ele empurra as paredes do recipiente em expansão, realizando trabalho (W) nas vizinhanças. Este trabalho é positivo porque o gás exerce uma força ao longo de uma distância na direção do deslocamento.

4. Energia Interna: De acordo com a primeira lei da termodinâmica, a energia não pode ser criada ou destruída, apenas transferida entre diferentes formas. Neste caso, como nenhum calor é adicionado ao sistema (Q =0), o trabalho realizado pelo gás (W) deve provir da energia interna (U) do gás.

5. Efeito de resfriamento: A energia interna de um gás está relacionada à sua temperatura. À medida que o gás realiza trabalho de expansão, sua energia interna diminui. Essa diminuição na energia interna faz com que a temperatura do gás caia.

Em resumo, durante a expansão adiabática, o trabalho realizado pelo gás é derivado da sua energia interna, levando a uma diminuição da temperatura e a um efeito de resfriamento do gás.