一般小学生
まとめ
- 温度の上昇に伴って、空気の体積が増加する現象を指す。
- 空気（気体）は、水（液体）に比べて温度変化による体積変化の割合が非常に大きい。
- 一定の圧力下では、温度が1℃上がるごとに0℃のときの体積の273分の1ずつ増加する。
解説
空気の膨張は、熱エネルギーによって空気分子の熱運動が活発になり、分子同士の間隔が広がることで起こります。この現象は日常生活の中でも見ることができ、例えばへこんだピンポン玉を熱湯に入れると、内部の空気が膨張して内圧が高まり、凹みが修復されます。また、空きビンの口をコインで塞ぎ、手でビンを温めると、膨張した空気が逃げ場を求めてコインを押し上げる現象も有名です。
ガリレイの温度計も、この空気の膨張・収縮の原理を応用したものです。容器内の空気が温度変化によって体積を変えることで、液面の高さを変化させ、温度を測定する仕組みになっています。このように、気体は温度に対して非常に敏感に体積を変化させる性質を持っています。
小学生のみなさんへ
空気は、温められるとふくらみ、冷やされるとしぼむという性質を持っています。これを空気の膨張といいます。空気は、水などの液体と比べても、温度が変わったときにふくらんだりしぼんだりする割合がとても大きいのが特徴です。
身近な例では、へこんでしまったピンポン玉を熱いお湯につけると、中の空気が温まってふくらみ、内側から押し返して元の形に戻ります。また、空きビンの口に硬貨をのせて手でビンを温めると、中の空気がふくらんで外に出ようとし、硬貨がカタカタと動く様子を観察できます。
ルラスタコラム
大きな熱気球が空に浮かぶのも、この空気の性質を利用しています。気球の中の空気をバーナーで温めると、空気がふくらんでまわりの空気よりも軽くなるため、ふわふわと空へ上がっていくことができるのです。
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