3. Décroissance de température
• Décroissance de température adiabatique sèche
Qu'advient-il d'une telle bulle d'air chaud ascendant ? Tout d'abord, puisque la pression atmosphérique diminue avec l'altitude, la bulle se dilate. Mais la dilatation d'un gaz s'accompagne d'un refroidissement (expérience du pneu de voiture que l'on dégonfle) de même que la compression s'accompagne d'un échauffement. On considère en général que, dans le cas de notre bulle ascendante, ce refroidissement est suffisamment rapide pour que les échanges de chaleur avec l'air environnant soient négligeables. Cette hypothèse a d'autant plus de chances d'être valable que la bulle est plus grosse ; en effet, les échanges de chaleur s'effectuent à travers la « surface » qui sépare la bulle du milieu ambiant et cette surface croît comme le carré des dimensions de la bulle alors que la masse de la bulle est proportionnelle au cube (volume) de ses dimensions. Dans ces conditions, plus la bulle est volumineuse et plus la fraction de chaleur échangée avec le milieu ambiant devient petite par rapport à la quantité totale de chaleur transportée par la bulle.
En fait, l'expérience justifie très correctement la validité de cette hypothèse dont l'intérêt réside dans le fait que le processus d'évolution, étant alors un processus adiabatique, obéit à des lois thermodynamiques simples. En particulier, dans un tel processus, la température est liée à la pression par la loi :
D'après cette loi, il est aisé de calculer que la température de la bulle ascendante diminue de 1 0C chaque fois que la bulle s'élève de 100 mètres ; c'est cette quantité que l'on nomme gradient adiabatique sec.
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