線香のけむり

• 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。
• 温度差によって生じる密度の変化と、それに伴う浮力が引き起こす流体の移動を可視化する役割を持つ。
• 熱源や冷却源を配置した実験箱内で、空気の循環経路を特定するために利用される。

解説

熱の伝わり方には「伝導」「対流」「放射」の3つの形態があります。金属などの固体では、物質そのものが移動せずに熱が伝わる「伝導」が主となりますが、空気や水などの流体は熱伝導率が非常に低いため、伝導だけでは効率よく熱が伝わりません。そこで重要になるのが、流体そのものが移動して熱を運ぶ「対流」という現象です。

線香の煙を用いた実験では、この対流のメカニズムを明確に観察できます。実験箱の中に熱源（温かい物体）を置くと、その周囲の空気が温められて膨張し、密度が小さくなることで浮力が生じて上昇します。一方で、冷却源の近くでは空気が冷やされて密度が大きくなり、下降気流が発生します。線香の煙はこれらの空気の流れに乗って移動するため、目に見えない空気の循環（対流）を視覚的な軌跡として捉えることが可能になります。