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科学

お湯が上に行く(温かい水が上で冷たい水が下)の理由は?お湯と水の温度や比重(重さ)の関係は?【お風呂で上が暑いのはなぜ?】

私たちが生活している中には、面白い科学現象が潜んでいます。

例えば、お風呂のお湯を温める際に、暖かい水が上に来て冷たい水が下にくる現象が起きていることを感じる人の割合は高いです。それでは、風呂のお湯はどうして上が暑くてしたが冷たいのか理解していますか。

ここでは、お湯と水の温度と比重(重さ)の関係から暖かい水が上にきて、冷たい水が下にいく理由を解説していきます。

お湯が上に行く(温かい水が上で冷たい水が下)の理由は?【水とお湯の重さ】

結論からいいますと、お風呂などにおいて暖かい水が上で冷たい水が下にくる理由(以下のイメージ)としては、水とお湯の重さ(比重:密度)においてお湯(温かい水)の方が比重が低いためです。

このようにお湯と水の温度と比重(重さ)に関係があるのはその水の分子運動によるものです。

どのような物質であっても目に見えないだけで、実は必ず分子が伸縮、回転、並進などの熱的な運動を行っています。そして、この分子運動は温度が高くなるほどに激しくなります。

つまり、水の温度が上昇すると同じ重さであっても体積が膨張するわけです。

以下のようなイメージです。

すると、暖かい水の方が密度(比重)が小さくなるためにより上の方に移動してきます。その分、押しのけられた冷たい水が下の方にくる流れとなるのです。

これがお風呂の上の方が熱くなる理由です。

なお、しばらくすれば温かい水と冷たい水が拡散し、混合されていくことになるため、均一なお湯となっていきます。

まとめ 風呂のお湯はどうして上が熱くて下が冷たいのか

ここでは、お風呂などで暖かい水が上に行き、冷たい水が下にいく理由について解説しました。

・水の温度によって重さ(比重)が違うことには、物質の分子運動との関係が強い
・温度が上がると分子運動が激しくなるために、同じ体積であっても水が膨張して比重(単位体積あたりの重さ)が小さくなる
・つまり、比重が小さい暖かい水が上に来て、比重が大きい冷たい水が下に来る

ということを理解しておくといいです。

なお、これは水だけでなく空気などのどのような物質であっても言える現象です(エアコンの暖かい空気が上に行く理由は別途こちらで解説しています)。

身近な科学現象を理解して毎日の生活をより楽しんでいきましょう。

 

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アラサーの男性です。自分が今まで経験・勉強してきた「エクセル」「ビジネス用語」「生き方」などの情報を、なるべくわかりやすく、楽しく、発信していきます。 一緒に人生を楽しんでいきましょう