Powierzchnia Ziemi ogrzewa atmosferę. Ogrzana "porcja" powietrza o masie rozszerza się i wznosi pod wpływem siły wyporu, aż osiągnie wysokość na której jej gęstość zrówna się z gęstością otaczającego gazu. Ze względu na bardzo małe przewodnictwo cieplne wznosząca się "porcja" powietrza podlega przemianie adiabatycznej. Zgodnie z I zasadą termodynamiki zmiana energii wewnętrznej gazu w tej przemianie równa jest pracy sił zewnętrznych działających na gaz:

gdzie oznacza ciśnienie zewnętrzne, a zmianę objętości gazu. Zmiana energii wewnętrznej gazu doskonałego gdzie oznacza liczbę moli gazu, - jego molowe ciepło właściwe w stałej objętości, a zmianę temperatury. Na podstawie równania stanu gazu doskonałego mamy też:

a więc

Z drugiej strony, w warunkach równowagi z otoczeniem - gazem o gęstości mamy Dostajemy równanie:

Po skorzystaniu z zależności oraz otrzymujemy warunek:

co po podstawieniu danych liczbowych prowadzi do wniosku, że w spokojnym, suchym powietrzu spadek temperatury z wysokością wynosi