こんにちは、みんなの科学研究所の蛯原ようすけと申します。

おとなとこどものやさしい理科と科学のブログです。

 

お風呂でなんかお湯がぬるくなったな、と思って追いだきすると、

上の方に温かいお湯があって、下のほうに冷たいお湯がある感じしますね。

 

冬に暖房をすると、部屋の上のほうは温かいのに、肝心の自分がいる下の方は

イマイチ温かくないなんていうこともありますね。

 

冬でも扇風機を使って、部屋を空気を動かして、

上の温かい空気を下の方へ動かしましょうなどとも言われていますね。

 

どうも、温かい水や空気は上へ行って、冷たい水や空気は上へ行ってしまう感じがしますね。

同じ空気や水なのになんか不思議ですね。

ちょっと考えてみます。

 

同じ空気、水なのに、温度が違うだけで、上にいったり下にいったり。

なにか目に見えない力が働いているのでしょうか。

 

最初に、温度が高い、低いとはどうして起きるのか考えてみます。

 

空気も水も、小さく分解していくと、ミクロの粒でできています。

空気は、空気分子(ぶんし)、水は水分子(みずぶんし)と呼ばれる小さい粒がたくさんあつまっています。

 

分子(ぶんし)は、熱のエネルギーを食べると元気に動き回るようになります。

空気分子(ぶんし)は部屋の中をあっちへいたりこっちへいたりと動き回っています。

水分子(ぶんし)は、お風呂のお湯の中ををあっちへいたりこっちへいたりと動き回っています。

分子(ぶんし)は、熱のエネルギーをたくさんたべて温度が高くなるほと、

動くスピードが速くなります。

 

この分子(ぶんし)の動くスピードが、温度が高いと速くなる性質が、上のほうが温かくて下のほうが冷たいに効いてきます。

 

お風呂の中のお湯の量は決っています。

もうすこし、ミクロの目でみると、お風呂の中のお湯の中にある、水分子(ぶんし)の数は決っています。

温度が高くなった水分子(ぶんし)は、あっちへこっちへと激しく動き回ります。

一方で温度が低い水分子(ぶんし)は、あんまり動き回らないで、その辺をうろうろするようになります。

 

温度が高くなった水分子(ぶんし)が、じゃま～と、衝突(しょうとつ)してくるので、

温度が低い水分子(ぶんし)はだんだん、その辺のせまい領域に押し込まれて、

温度が低い水分子(ぶんし)どうしはだんだん集団になっていきます。

 

お風呂のお湯の中で、水分子(ぶんし)が混雑しているところと、

そうでないところができてしまいます。

 

水分子(ぶんし)が混雑しているところの周辺の領域をみてみると、

水分子(ぶんし)が混雑しているところは、まわりの領域にと比べて重たくなっています。

そして、重たくなった、温度が低い水分子の集団は、下の方へと下がっていきます。

そうすると、温度が高い水分子(ぶんし)は行き場所がなくなるので、上のほうで、元気に動き回るようになります。

 

部屋の空気の場合も同じです。

部屋の中で、温度が低くて空気分子(ぶんし)が混雑しているところと、

そうでないところができてしまいます。

 

空気分子(ぶんし)が混雑しているところの周辺の領域をみてみると、

空気分子(ぶんし)が混雑しているところは、まわりの領域にと比べて重たくなって

下の方へと下がっていきます。

温度が高い空気分子(ぶんし)は行き場所がなくなるので、上のほうで、

元気に動き回るようになります。

 

上の方に温かくて、下のほうに冷たいのは、

分子(ぶんし)の運動のせいだったんですね。

温度の高い元気な分子(ぶんし)が、温度の低い元気じゃない分子(ぶんし)に

衝突(しょうとつ)して、温度の低い水分子(ぶんし)をかたまりの集団にしていたんですね。

 

意外と満員電車のなかの私たちと同じかもしれませんね。

 

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