液体または気体の一部が加熱されると、膨張して密度が低くなります。より暖かく密度の低い液体が上に上昇し、より冷たい液体がその代わりに落下します。この液体または気体の上昇と下降のサイクルは、対流と呼ばれます .
非常にシンプルな対流のデモを設定しました 温水と冷水を食品着色料と一緒に使用して、温水が冷水を通過する動きを示します。
対流のデモ
必要
背の高いガラスまたは花瓶
小さめのグラスまたはカップ
お湯
冷水
食品着色料
手順
背の高いグラスまたは瓶に冷水を入れます。
小さい方の容器に熱湯（熱湯ではない）を入れ、数滴の食用色素を加えます。
小さな容器を冷水の入った容器に慎重に入れます。
色の付いた温かい水がどうなるか見てみましょう。
熱い色のついた水が上に上がり、冷たい水の上部に集まります。その後、冷えて下に沈みます。最終的にすべての水が同じ温度になります。
対流の仕組み
温水の粒子はより速く移動し、広がります。それらは、より密度の高い冷たい水を通って上向きに上昇し、水は底に沈み、そこで暖められます.最終的にすべての液体が同じ温度になります。
液体や気体が加熱されると膨張するため、温水が上昇します。これは、より多くのスペースを占めることを意味しますが、質量は同じであるため、密度 涼しいときよりも少ないです。密度の低い物質は、密度の高い物質に浮きます。
大人にこの活動を手伝ってもらう
エクストラ チャレンジ
熱い水の代わりに冷たい水でアクティビティを繰り返し、色付きの水がどうなるかを観察してください。
冷水が温水のように上に移動していないことがわかります。
熱はどのように伝達されますか?
熱は 3 つの異なる方法で伝達されます。伝導 、対流 と放射線 .
伝導
熱伝導 振動する粒子が余分な振動エネルギーを近くの粒子に渡すときに発生します。粒子が持つエネルギーが大きいほど、物体は熱くなります。このタイプの熱伝達の例は、金属鍋をコンロで加熱する場合です。鍋を通して熱が伝わります。なべの取っ手も金属だと熱くなります。これが、金属製のフライパンのハンドルにプラスチックまたは木製のカバーが付いていることが多い理由です。プラスチックと金属は熱の良導体ではありません.
対流
熱の対流とは、液体または気体のより暖かい分子が、より暖かい領域からより冷たい領域へと熱を持って移動することです。
鍋で加熱されている水は、対流の例です。これは、上で示したタイプの熱伝達です。
放射線
放熱とは、熱波によって周囲に熱が放射されることです。この種の熱伝達には粒子は関与しません。
宇宙を移動する太陽からの熱は、放射による熱伝達の例です。このタイプの熱は波によって伝達されます。
上記のキャンプファイヤーとフライパンの例では、3 種類の熱伝達がすべて見られます。
熱は放射によって移動します キャンプファイヤーからメタルパンまで。熱は伝導によって鍋の金属を通って移動します 下層の水を温めます。その後、水は対流によって加熱されます 密度の低い暖かい水が冷たい水を通って上昇し、対流が発生します。 !
覚えておいてください – 熱は温度差がある場合にのみ伝達されます.
科学の概念
- 密度
- 伝導
- 対流
- 放射線
- 熱伝達
