공기가 주변 기압에 따라 기온이 바뀌는 현상을 단열 변화라고 한다. ‘단열’이란 열 출입이 없는 것을 뜻한다. 이와 같이 주변과 열 교환이 없는 상태에서 공기 덩어리가 상승하면서 팽창하는 것을 단열 팽창이라 한다. 팽창하면 에너지가 소모되므로 기온이 내려간다. 이때 온도가 떨어지는 비율이 단열 감률이다. 반대로 단열 상태에서 하강하는 것을 단열 하강이라고 하며, 이때는 온도가 올라간다. 공기가 내려가면 공기 덩어리에 압축이 일어나 온도가 올라간다. 이 현상을 단열 압축이라 한다.