なぜ暖かい空気は上にあがり、冷たい空気は下にいくのでしょうか？ 小学1年生に質問されたのですが、相手

なぜ暖かい空気は上にあがり、冷たい空気は下にいくのでしょうか？
小学1年生に質問されたのですが、相手が理解できるような説明ができず困っています。

しぼんだ風船→冷たい空気、空気の入った風船→暖かい空気と例え、同じ大きさの箱いっぱいに入れた時、重さが違うよね。という説明をしたのですがイマイチ伝わらず。

気体は温度が上がると膨張し、同じ体積では軽くなることは分かっているのですが、どう分かりやすく説明したらいいのでしょうか？

No.5 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2020/07/02 13:22

気体の「体積」とは、中の気体の「圧力」と、外の気体の「圧力」の平衡する面で囲まれた部分です。

（風船とか熱気球のように）
「温度」というのは、気体の「分子の運動エネルギー」ですから、温度が高いほど運動エネルギーが大きい、つまりその「平衡面」を押す力が強く、従って平衡面を外に押し出して「体積」が増えるのです。
運動エネルギーが大きいほど、風船の内側に衝突する気体分子の速さが大きい、激しく衝突するということです。その結果風船が外側に押されて大きくなります。

「温度が高いほど、運動が活発」ということが、小学生に直感で理解してもらえれば、それで「温度が上がると体積が増える」ことを分かってもらえると思います。
大人なら、「気体の状態方程式 PV=nRT で、圧力Pが一定なら、温度Tが大きくなれば体積Vが大きくなる」と言えばいいんですけどね。

「温度が高いほど、運動が活発」ということは、たとえば「水」で、
・温度が100℃以上だと、水の中にじっとしていられなくなって、沸騰して蒸気になって外に飛び出す
・温度が0℃以下になると、氷になってじっと動かなくなる
といったことで説明するのものよいかもしれませんね。

No.6 回答者： angkor_h 回答日時： 2020/07/02 15:10

No.3です。

> 何故そのようなことが起きるのかが知りたいみたいで。。
であれば、貴女の説明をするしかありません。
その説明の全てを理解してもらえるのは無理な年齢と思えるので、
今は、「そういう結果になること」だけを覚えてもらうしかないでしょう。

No.4 回答者： かわごえ 回答日時： 2020/07/01 21:32

暖かいと膨張します。

風船のように大きくなります。
周りを押しのけてでも移動します。
逆に寒いと縮こまるのでそこに落ちます。
結果、暖かいと上昇し、冷たいと落ちます。
空気ではなく水も湯気になると上がりますもんね

なんで熱くなると大きくなるのか
そこはとても難しいです。

No.3 回答者： angkor_h 回答日時： 2020/07/01 21:05

単に、温かいと軽くなり、冷たいと重くなる、で良いと思います。

理屈よりも、実例で納得させた方が早いと思います。
火を燃やせば煙が上に上がる、
火の上は熱いが下は熱くない、
お風呂の水も、かき回さないと、上が熱くなる、
等々。

> 気体は温度が上がると膨張し、
気体だけではなく、液体や金属も同じです。念のため。

この回答へのお礼

火の上にビニール袋をセットして、その袋が上がっていく、お湯(着色あり)と水を一緒にしたらどのような動きをするか(大体のものは温めたら膨らむと説明したので)等の実例も見せました。
それを事実として捉えているようですが、何故そのようなことが起きるのかが知りたいみたいで。。

お礼日時：2020/07/01 21:27

No.2 回答者： 難燃性燐寸 回答日時： 2020/07/01 20:47

温かくなると膨らむってのは説明済みですかね？

焼いたお餅でイメージはさせやすいでしょう

それが出来たら、風船をイメージしてみましょう

膨らます前の風船なら水に沈みます
ですが、膨らますと浮かびますね

ここらへんを、お子さんの表情を見ながら上手く説明してみてくださいな

No.1 回答者： raraririruru 回答日時： 2020/07/01 20:45

その子は、冷たいと体積が小さくなる

まぁつまり縮むというのでしょうか？
その部分は理解はしてなくとも感覚は掴めている感じでしょうか？