Почему при быстром сжатии газ нагревается, а при быстром расширении — охлаждается?

Нагревание газа при сжатии и охлаждение при расширении — следствие закона сохранения энергии. 15

При сжатии газ оказывает давление на стенки сосуда и на поршень, которым его сжимают. 1 Из-за этого происходит работа, и, согласно закону сохранения энергии, она уходит на повышение внутренней энергии газа, то есть его температуры. 1

При расширении газ сам производит работу, и происходит уменьшение его внутренней энергии. 1 Это связано с тем, что запасённое в газе количество теплоты распределяется на больший объём, и количество энергии на единицу объёма уменьшается. 3

Кроме того, при быстром сжатии ядра молекул (атомов) излучают тепловые фотоны, которые сразу же поглощаются внешними электронами этих же молекул. 2 При быстром расширении, в моменты, когда давление газа резко изменяется, ядра молекул, наоборот, поглощают тепловые фотоны у своих же внешних электронов. 2