中3理科「熱の伝わり方」伝導・対流・放射

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中学3年理科。今日は熱の伝わり方について学習します。熱が伝わることによって、物体の温度が上がったり下がったりしますが、どのように熱が物体を伝わっていくのか学習します。

熱の伝わり方

熱が物体を伝わる方法には、大きく次の3つがあります。

  • 伝導(熱伝導)
  • 対流(熱対流)
  • 放射(熱放射)

固体や液体、気体などによってどの方法で熱が移動するのかが変わります。これから詳しくその仕組みを見ていきましょう。その前に、熱の伝わる方向についても学習します。

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熱の伝わる方向

熱は温度の高い物体から温度の低い物体に移動します。熱いお湯が入ったコップと、冷たい水が入ったコップを接しておくと、温度の高いお湯から、温度の低い水に熱が伝わり、温度が一緒になると熱の移動がストップします。この状態を熱平衡といいます。

熱の移動

伝導(熱伝導)

加熱しているところから順に熱が伝わることを伝導(熱伝導)といいます。金属などの固体や接しているものどうしで、熱が伝わっていくことが伝導です。フライパンで料理をしているとき、フライパンの持つ部分が熱くなるのはこのために。

熱伝導

伝導での熱の伝わり方は、加熱している部分の近いところから遠いところに順に熱が伝わっていきます。

熱伝導率

金属などの固体は伝導(熱伝導)によって熱が伝わりますが、物質によって熱の伝わりやすさは異なります。この熱の伝わりやすさを熱伝導率といいます熱伝導率が大きいほど熱は伝わりやすく、小さいほど熱が伝わりにくくなります。

金属のように熱を伝えやすい物質を良導体、熱を伝えにくい物質を不良導体ということも覚えておけば完璧でしょう。

対流(熱対流)

温度のちがいによって起こる液体や気体の動きを対流(熱対流)といいます空気を例にとってみると、暖められた空気は密度が小さくなり(軽くなり)上昇し、上にある冷たい空気は密度が大きい(重い)ので下に移動します。このように、空気の温度の違いによって、空気が上に行ったり下に行ったりしながら熱を移動させることを対流というのです。

熱対流

伝導と対流の違い

伝導と対流を間違える生徒が大きのですが、大きな違いは、実際に物質の移動が起こるかどうかで区別できます。伝導の場合は、物質が実際に移動することはなく、熱だけが移動しますが、対流の場合は、物質が実際に上に行ったり下に行ったりと移動します。ここが大きな違いですね。

放射(熱放射)

太陽や温められたものから出される赤外線によって熱が伝わる現象を放射(熱放射)といいます太陽に当たるとぽかぽかとあたたかく感じるのは、放射(熱放射)によって熱が伝わっているからです。

熱放射

物質がなくても熱が伝わる

放射(熱放射)での熱の伝わり方の大きな特徴は、物質がなくても、空間を飛び越えて熱が伝わることです。太陽と地球の間には、真空の宇宙空間が広がっていますが、太陽の熱が伝わるのはこのためです。

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