一般小学生
まとめ
【定義】
物質(液体や気体)が自ら移動することによって、熱が運ばれる現象を対流(たいりゅう)という。温度差に伴う密度の変化が浮力を生み出し、流体が循環することで熱が輸送される仕組みである。
まとめ
液体や気体は、あたためられた部分が膨張して密度が小さくなり上昇する。そこに冷たい部分が流れ込むことで循環が生じ、全体に熱が伝わる。固体では物質が自由に移動できないため、対流は発生しない。
解説
熱の伝わり方には「伝導」「対流」「放射」の3つの形態がある。水や空気などの流体は、固体に比べて熱伝導率が低いため、分子同士の接触による「伝導」だけでは熱が伝わりにくい。しかし、流体には自由に移動できる性質があるため、温度差によって生じる密度差が対流を引き起こし、効率的に熱を運ぶことができる。
実験による検証では、みそを入れたビーカーを加熱すると、熱源付近から上昇し、水面付近で外側へ広がって下降する循環が観察される。また、試験管の底に氷を沈めて上部のみを加熱した場合、あたためられた水は上部に留まり続けるため、底の氷は溶けにくい。これは対流が上方に向かって発生する特性を示している。気体においても、実験箱の中で炭火を置くと空気は上昇し、氷を置くと空気は下降して、線香の煙とともに熱が移動する様子が確認できる。
小学生のみなさんへ
おみそしるを温めるとき、おなべの中で中身がぐるぐると動いているのを見たことがありますか?これは「対流(たいりゅう)」といって、水や空気が熱を運ぶしくみです。水や空気は、あたためられると軽くなって上の方へ動き、反対に冷たいところが下の方へ流れこみます。こうして全体がまざることで、熱が広がっていくのです。理科の実験では、みそを入れた水が動く様子や、線香のけむりが熱で上がったり冷やされて下がったりする様子を見て、この動きをたしかめます。固体(かたい物)の中では、この動きは起こりません。
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