熱の伝導

一般小学生

まとめ

  • 熱が物質の内部を、温度の高い部分から低い部分へと順次に移動していく現象のこと。
  • 物質を構成する原子分子の熱運動が、隣接する粒子に次々と伝わることでエネルギーが運ばれる。
  • 物質の種類によって熱の伝わりやすさは異なり、金属などの良導体と、空気や水などの不良導体に大別される。

解説

熱の伝導は、物質そのものが移動するのではなく、物質内の振動や粒子の衝突によってエネルギーが伝播する現象です。例えば、金属棒の一端を加熱すると、その部分の原子の振動が激しくなり、隣り合う原子にその振動が伝わることで、熱が棒の反対側へと移動します。

物質ごとの熱の伝えやすさを「熱伝導率」と呼びます。一般に金属は自由電子を持つため熱伝導率が非常に高く、銀、銅、アルミニウム、鉄の順に熱を伝えやすい性質があります。一方で、ガラスやプラスチック、さらには水や空気といった流体は、金属と比較すると熱伝導率が極めて低いため、熱を遮断する材料(断熱材)として利用されます。

コラム

熱の伝わり方には、伝導のほかに「対流」と「放射熱放射)」があります。魔法瓶ステンレスボトル)などの保温容器は、容器を二重構造にしてその間を真空状態にすることで、熱を伝える媒体を排除し、伝導と対流による熱の移動を防いでいます。

また、物体の色によって放射熱の吸収率は異なり、黒色に近いほど熱を吸収しやすく、白色や鏡面に近いほど熱を反射する性質があります。これらは日常生活における衣類の選択や建築材料の選定にも応用されています。

小学生のみなさんへ

フライパンを火にかけると、火が直接あたっていない取っ手の部分まで熱くなることがありますね。このように、熱が物の中を温度の高いほうから低いほうへ、じゅんじゅんに伝わっていくことを「ねつ伝導でんどう」といいます。

熱の伝わりかたは、物によってちがいがあります。鉄やどう、アルミニウムなどの金属きんぞくは、熱をとても伝えやすい性質を持っています。これを「良導体りょうどうたい」と呼びます。反対に、水や空気、プラスチックなどは熱を伝えにくい性質があります。

例えば、同じ長さのどうと鉄の棒をいっしょに熱すると、どうのほうが早く熱が伝わります。理科の実験では、棒にロウでマッチ棒をつけて、熱に近いほうから順番に落ちていく様子を見ることで、熱が伝わる速さを確かめることができます。

ルラスタコラム

水筒の中身がずっと温かいのはなぜでしょう?それは、まほうびんの壁の中が「真空しんくう」といって、空気さえない空っぽの状態になっているからです。熱を伝えるための「物」がないので、熱が外に逃げにくくなっているんですよ。

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