熱の対流

• 液体や気体（流体）において、温度の変化に伴う密度の差によって物質そのものが移動し、それによって熱が運ばれる現象。
• 熱の伝わり方の三原則（伝導・対流・放射）の一つであり、分子が固定されている固体では発生しない。
• 真空状態にすることで、熱を伝える媒体を排除し、対流と伝導による熱移動を遮断することができる。

解説

水や空気などの流体は、一部が温められると体積が膨張して密度が小さくなり、浮力によって上昇する。その隙間に周囲の冷たくて重い流体が流れ込むことで、全体を循環する流れが生じる。これが対流の基本的な仕組みである。金属などの固体は熱伝導によって熱を伝えるが、流体は物質自体の移動を伴う点が大きく異なる。

実験では、ビーカー内の水にみそを入れることで水の動きを可視化したり、線香の煙を用いて空気の動きを観察したりすることで、その動態を確認できる。例えば、試験管の上部を加熱し、底に氷を置いた場合、対流は加熱部より上側でしか発生しないため、底の氷はなかなか溶けない。この現象は、対流が「温まったものが上へ移動する」という性質を顕著に示している。