A expansão adiabática de um gás sempre produz resfriamento devido aos seguintes motivos:

1. Trabalho realizado pelo gás:
* Quando um gás se expande adiabaticamente, ele executa o trabalho em seus arredores. Este trabalho é realizado às custas da energia interna do gás.
* Como a energia interna está diretamente relacionada à temperatura do gás, a diminuição da energia interna resulta em uma diminuição da temperatura.

2. Sem troca de calor:
* Os processos adiabáticos são caracterizados por nenhuma transferência de calor para dentro ou fora do sistema.
* Isso significa que a única maneira de o gás realizar trabalhos é extrair energia de sua própria energia interna.

3. Primeira Lei da Termodinâmica:
* A primeira lei da termodinâmica afirma que a mudança na energia interna de um sistema é igual ao calor adicionado ao sistema menos o trabalho realizado pelo sistema.
* Em uma expansão adiabática, o termo de calor é zero. Portanto, a mudança na energia interna é igual ao negativo do trabalho realizado pelo gás.
* Isso reforça ainda mais o trabalho realizado pelo gás leva a uma diminuição da energia interna, causando resfriamento.

4. Perspectiva molecular:
* De uma perspectiva molecular, a expansão adiabática faz com que a energia cinética média das moléculas de gás diminua.
* À medida que o gás se expande, as moléculas têm mais espaço para se movimentar, levando a menos colisões e menos transferência de energia entre elas. Essa redução na energia cinética se manifesta como uma diminuição da temperatura.

Em resumo, a expansão adiabática de um gás leva ao resfriamento porque o gás executa o trabalho em seus arredores, extraindo energia de sua própria energia interna. Essa diminuição na energia interna se traduz diretamente em uma diminuição da temperatura.