Почему расширение газа при отсутствии теплообмена с окружающей средой сопровождается его охлаждением
Это касается адиабатного расширения в том числе, которое протекает без теплообмена с окружающей средой. В адиабатном процессе расширение происходит только из-за внутренней энергии газа.