一般小学生
まとめ
【定義】
液体や気体などの流体において、温度変化に伴う密度差によって物質そのものが移動し、熱が運ばれる現象を「対流」と呼ぶ。
まとめ
液体や気体は固体に比べて熱伝導率が極めて低いため、物質内を熱が伝わる「伝導」では全体が温まりにくい。しかし、熱せられた部分が膨張して密度が小さくなり上昇する一方で、冷たい部分が下降して流れ込む「対流」が起こることで、空間全体の熱移動が効率的に行われる。
解説
空気や水の熱の伝わり方を理解するためには、物質の移動を視覚化する実験が有効である。ビーカーの水にみそを入れて加熱すると、底で温められた水が上昇し、表面付近で冷やされて下降する循環の様子が観察できる。空気の場合も同様で、密閉された箱の中で炭火を置くと線香の煙が上昇し、氷を置くと下降する気流が発生する。これらは温度差による密度の変化が引き起こす現象である。対照的な実験として、試験管の底に氷を固定し、水の上部だけを熱する例がある。この場合、温まった水は上部に留まり、対流が下方へ向かわないため、底にある氷はなかなか溶けない。このことから、水や空気は「伝導」による熱移動が小さく、「対流」が熱を広げる主因であることが確認できる。
小学生のみなさんへ
空気や水は、あたためられると上の方へ動き、冷やされると下の方へ動く性質があります。このように、あたためられた部分が移動することで、全体が温まっていく仕組みを「対流（たいりゅう）」といいます。たとえば、みそを入れた水を温めると、みそがグルグルと回って動く様子が見られます。また、箱の中にけむりを入れて、温かい炭や冷たい氷を置くと、けむりが上がったり下がったりして動くのがわかります。固体（金属など）と違って、空気や水は自分が動くことで熱を伝えているのです。
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