まとめ
解説
対流は、熱の伝わり方の三原則（伝導・対流・放射）の一つであり、主に液体や気体といった流体において発生します。物質は温められると、質量は一定のまま体積が膨張するため、単位体積あたりの重さである密度が減少します。例えば、96gで96cm³の水（密度1.0g/cm³）を加熱して体積が100cm³に増加した場合、密度は約0.96g/cm³に低下します。この密度の小さくなった部分は周囲より軽くなるため上昇を始め、その空いた場所に温度が低く密度の大きい流体が流れ込むことで、流体全体の循環が形成されます。
水や空気は固体に比べて熱伝導率が非常に低いため、静止した状態では熱が伝わりにくい性質を持っています。しかし、対流による物質そのものの移動が加わることで、熱を効率よく全体へ広げることが可能になります。以下に熱の伝わり方の違いをまとめます。
| 伝わり方 | 主な媒体 | 仕組み |
|---|---|---|
| 熱伝導 | 固体 | 物質内を熱が順に伝わる |
| 対流 | 液体・気体 | 物質そのものが移動して運ぶ |
| 熱放射 | 真空・空間 | 電磁波として直接伝わる |
おふろのお湯をわかしたとき、上の方はあたたかいのに下の方はつめたい、という経験はありませんか？これは「対流」という現象が関係しています。
水や空気は、あたためられるとふくらんで、まわりよりも軽くなります。軽くなった水や空気は上の方へとのぼっていき、かわりに冷たくて重い水や空気が下の方へ流れこんできます。このように、水や空気がぐるぐると動き回ることで、熱が全体に伝わっていく仕組みを対流といいます。
理科の実験で、みそを入れたビーカーを熱すると、みそのつぶが下から上へ動き、また下へもどっていく様子が見られます。これも対流によって水が動いている証拠です。エアコンでお部屋をあたためるときも、あたたかい空気は上の方にたまりやすいので、風向きを下にするなどの工夫が必要になります。
おみそ汁をおわんに入れてしばらく見ていると、中身がモコモコと動いていることがあります。これはおわんの中で小さな対流が起きているからです。食べる前に、小さな地球の動きを観察しているみたいでワクワクしますね！
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