温かい水が下に行かない理由

温かい水と冷たい水だと、分子運動が激しい温かい水の方が堆積が大きく比重が軽いので上に行く事は分かったのですが、エネルギーの大きい物質の方が大きい？のであれば温かい水の方が下に行くような気もするのですが何故なのでしょうか。

分子一つを取り出す事が可能であれば、温かい分子より冷たい分子の方が質量は小さいのでしょうか？

質問者からの補足コメント

• ※２つのコップがあり。熱した場合、冷やした場合、では
  どちらのコップがより重たくなるのでしょうか。

    補足日時：2024/04/22 20:25

• これですかね。
  
  https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/questio …
  
  Q
  「熱」にはエネルギーがあるのでしょうか？
  天秤に同じ重さの重りを乗せる時に 片方の重りを熱して熱くした場合
  熱した方の重りが僅かに重くなりますよね
  
  A
  「熱」はエネルギーの一形態であり、物体を熱するとそのエネルギーが増えます。しかし、そのエネルギー増加は質量の増加に直接変換されるわけではありません。したがって、物体を熱してもその重さが天秤で測定可能な程度に増えることはありません。アインシュタインの質量エネルギー等価性の原理（E=mc^2）によれば、エネルギーは質量と等価ですが、その変換率は光速の二乗（非常に大きな数）で割られるため、日常的な熱エネルギーの増加による質量の増加はほとんど無視できます。

  No.10の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2024/04/22 20:50

No.12 回答者： yhr2 回答日時： 2024/04/23 16:49

No.10&11 です。

質問者さんは、「重さ」にばかり目が行って、その重さとは『どういう重さ』かを想像できないみたいですね。

「パチンコ玉は水に沈むが、大きな石油タンカーは水に浮く」
「100 kg の綿の方が、60 kg の人間よりも重い」

というようなことを考えてみてください。

No.11 回答者： yhr2 回答日時： 2024/04/22 20:57

No.10 です。

＞これですかね。

まあ、そんなものです。
アインシュタインまで持ち出さなくとも、「重さ」とは物質の存在そのものなので、増えたり減ったりしない限り変化しません。
湧き出したり、消滅したりはしません。
もしそれが出来たら、「金」や「ダイヤモンド」の重さを増やして大儲けできますよ。「重さ」を測って売り買いしますからね。

アインシュタインの式は、「原爆」だとか「核分裂」「核融合」などを持ち出さない限り考える必要はありません。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2024/04/23 03:01

No.10 回答者： yhr2 回答日時： 2024/04/22 20:32

No.1&9 です。

「補足」について。

＞※２つのコップがあり。熱した場合、冷やした場合、では
どちらのコップがより重たくなるのでしょうか。

#9 に書いたように、
「物質の量が変わらなければ、重さは同じ」
です。
つまり、どちらのコップも「同じ重さ」です。

変わるのは、「重さ」ではなく「体積」の方です。
「熱い」方が体積が大きくなります。
体積が大きくなれば、「同じ体積あたりの重さ」が小さくなるのです。
その「同じ体積あたりの重さ = 密度」によって、コップの中に温度差があると「温度の高いものが上に行く」ことになります。

この回答へのお礼

コップにエネルギーを外から加えた分、そのコップ全体の質量？
が大きくならないのですか？

太陽がエネルギーを外に放射してる分、太陽は年々軽くなってる様な気もするのですが。

ここで言う、コップの温度的な熱エネルギーって質量0なのですか？

お礼日時：2024/04/22 20:45

No.9 回答者： yhr2 回答日時： 2024/04/22 20:27

No.1 です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞私が知りたいのはコップの水を、熱した場合、冷やした場合、では
どちらがより重たくなるかです。

熱くなれば体積が膨張します。いわゆる「熱膨張」です。
物質の量が変わらなければ、重さは増えたり減ったりはしません。

重さが変わらずに体積が増えれば、「同じ体積」の重さは軽くなります。
「同じ体積の重さ」は「密度」とか「比重」と呼ばれます。

つまり温度が高くなれば「密度」「比重」が小さくなる、つまり「同じ体積の重さ」は軽くなり、コップの上の方に行きます。
逆に「冷たいもの」は「密度」「比重」が大きい、つまり「同じ体積の重さ」は重いので、コップの下の方に行きます。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

書き方が悪くて申し訳ないです。

※２つのコップがあり。熱した場合、冷やした場合、では
どちらのコップがより重たくなるのでしょうか。

お礼日時：2024/04/22 20:32

No.8 回答者： e12mv2 回答日時： 2024/04/20 20:05

密度の問題である。

軽い物質つまり密度の小さい物体は上にいきやすく重い物質つまり密度の大きい物体は下に沈みやすい、
それがこの場合適用される物理法則である。

物理法則には適用範囲がある。
熱力学や統計力学では系を構成する個々の分子はランダムに運動しているが、それをニュートン力学に適用しても意味がないし労力の無駄遣いである。
サッカーボールという系の運動は、構成分子がどういう運動をしていようと質点の運動に帰着できてしまうからである。

今はどの物理法則を適用すべきか、それは科学を論ずる上では非常に大切なことである。

この回答へのお礼

ありがとうござます。

お礼日時：2024/04/22 20:21

No.7 回答者： masterkoto 回答日時： 2024/04/20 11:17

より重い物ほうが下へ行きやすく

反対に軽い物は上に行きやすい
というだけの事です
エネルギーが大きかろうが、体積が大きかろうが、重さ、が軽ければ上に行きやすい
というだけの事です

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2024/04/22 20:21

No.6 回答者： kanta2006 回答日時： 2024/04/20 08:31

実際の現象としてあたたかい水の方が上に行っている。

お風呂をかき混ぜずに放置すると、上の方が熱いでしょ。

どんな理屈を頭の中で考えても、それが実際に発生する現象に合致しないのであれば、その理屈は間違いです。
実際に起きている現象が正です。

あなたが考えた理屈が実際に発生する物理現象と合わないということは、あなたの考え方のどこかに間違いがあるという証明です。
あたたかい水が上に行く理由などは、ここで回答を求めてもいいですし、ネット上で検索しても答えは得られるでしょう。

ただ、あなた自身が何故間違った理屈を考えるに至ったのか、その脳内エラーを修正するのは、あなた自身で解決するしかありません。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

質問文ちゃんと読みましたか？

お礼日時：2024/04/22 20:22

No.5 回答者： amerikaumare 回答日時： 2024/04/20 06:36

＞温かい分子より冷たい分子の方が質量は

1個の質量は同じです。

下に行くかどうかは　同じ体積の中にどっちが多くの分子が入っているか（多いほど重い）で決まります。
熱いときは分子が激しく動くので膨張するので 同じ体積の中の分子 は減って軽くなるので上に行くのです。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2024/04/22 20:22

No.4 回答者： ユイスマン 回答日時： 2024/04/20 06:13

ヤカンの中で何が起こるか、

「温めると膨張する」
2つの物質が有るとして、同じ質量であれば温度が高いほうが体積が大きくなります。

「浮力が発生する」
そうなれば体積が大きいほうが浮かび、体積が小さいほうが沈みますね。

「対流が起こる」
下から温めると温かいほうが浮び冷たいほうが沈みます。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2024/04/22 20:23

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2024/04/20 01:03

No.1 です。

ちなみに「下に行かない」ということはなく、運動エネルギーが分子同士の衝突によって拡散するので、時間が経過すると温度が均一化されていきます。
もちろん、運動エネルギーをもって水面から気中に飛び出す「蒸発」や、容器の壁や水面からの「熱伝達」によって、全体の温度は周囲温度に近くなります。そして十分時間が経てば、液体全体は周囲温度と等しく均一になります。（熱平衡状態）

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2024/04/22 20:26