一般小学生
まとめ
【定義】
気体(空気)などの流体の動きを視覚的に捉え、熱の伝わり方の一種である「対流」を観察するために用いられる実験補助手段。
まとめ
液体や気体における熱の移動は、熱せられた部分の密度が小さくなって上昇し、冷たい部分が流れ込む「対流」によって行われる。
解説
熱の伝わり方には「伝導」「対流」「放射」の3種類がある。固体(金属など)では原子の熱振動が隣接する原子へ順次伝わる「伝導」が主となるが、流体である水や空気は熱伝導率が低いため、伝導だけでは効率よく熱が伝わらない。例えば、試験管の上部を熱しても底に沈めた氷が溶けないのは、水が熱伝導率の低い物質であることを示している。一方、線香の煙を用いた実験箱の観察では、熱源(炭火など)によって温められた空気が上昇し、冷却源(氷など)によって冷やされた空気が下降することで生じる「対流」の循環が可視化される。このように、温度差による密度変化が浮力を生み、流体そのものが移動することで熱が全体へと運ばれる。この現象は、ビーカーに入れた水とみそを加熱した際に、みそが循環する様子からも同様に確認することができる。
小学生のみなさんへ
空気や水が温まると、どのように動くかを知るために「線香のけむり」を使います。空気は目に見えませんが、けむりの動きを見れば、空気の動きがよくわかります。温まった空気は軽くなって上へのぼり、冷たい空気は下の方へ入りこみます。このように、温まった部分が移動して全体が温まることを「対流(たいりゅう)」といいます。おみそ汁の中で「みそ」がぐるぐると動くのも、これと同じ仕組みです。
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