一般小学生
まとめ
【定義】
物質そのものの分量を指し、温度変化による体積の膨張や収縮に関わらず、その値は常に一定に保たれる。熱力学における熱量の算出や、流体力学における密度の決定において不可欠な物理量である。
まとめ
熱エネルギーの移動量は物体の重さに比例し、高温の物体が失った熱量と低温の物体が得た熱量は常に等しくなる。また、加熱によって体積が増加しても重さが不変であるため、密度が減少して対流が発生するという因果関係が成立する。
解説
物質を加熱すると、その構成粒子の運動が活発になり体積が膨張するが、物質そのものの量である「重さ」は変化しない。この性質は密度の変化に直結する。密度は「重さ÷体積」で定義されるため、重さが一定のまま体積が増えれば、単位体積あたりの重さ（密度）は小さくなる。例えば、96gで96cm³の水の密度は1.0g/cm³だが、加熱して体積が100cm³に増えた場合、密度は0.96g/cm³に低下する。空気においても同様の現象が起こり、温められて密度が小さくなった空気は上方へ移動し、冷たい空気が下方へ入り込むことで対流が生じる。この対流は熱を運ぶ重要なメカニズムである。また、熱量の計算においても重さは基本要素となる。1kcalは水1kgの温度を1℃上昇させるのに必要な熱量と定義されており、異なる温度の物体を混合した際の最終温度や移動した熱量は、それぞれの物体の重さと温度変化の関係から算出される。
小学生のみなさんへ
温かいお湯とつめたい水をまぜると、ぬるま湯になります。これは、温かいほうの熱がつめたいほうにうつるからです。このとき、お湯や水の「重さ」がどれくらいあるかによって、まぜたあとの温度が決まります。また、私たちが食べる食べ物にある「カロリー」も、この熱の大きさをあらわす大切な数字です。
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