蚊取り線香の煙

Question

蚊取り線香の煙というのは、なぜしばらくは真っ直ぐ上に上がるのでしょうか？重力の影響を受けないのなら四方八方に進むと思うのですが？
真っ直ぐ上に直進するのが、もっともスピードが速いからでしょうか？
　そして、なぜしばらく上に進んでからは、ようやく渦を巻くように、分散していくのでしょうか？
　素朴な疑問なのですが、よろしくお願いします。

mazeran · Accepted Answer

これは、「層流」と「乱流」に関係します。
専門的な説明はやめて、極簡単に説明させていただきます。

ものが流れるとき、流れるものの分子が整然と揃い、まわりのものよりも流れようとするものの力が強いと、「層流」という乱れのないきれいな流れになります。
ホースから水道の水を勢い良く流すと、出口からしばらくは「層流」の状態が続き、その先は水の表面張力、つまり一番安定した形の「球形」になろうとする力が勝り、水は球形になろうとして個々にバラバラになります。すると個々に受ける空気の抵抗もバラバラになって、余計にバラバラ（乱流）になってしまいます。

蚊取り線香の場合も「流れ」の状態は水と似ており、線香の先端に着けられた火によって熱を持ちます。
そうすると線香の成分である「除虫菊」の成分が、熱によって激しく振動して外へ飛び出します。これらがたくさん集まって「上昇気流」を作ります。これには間違いなく「重力」の影響を受けています。
この上昇気流は「昇ろう」とする力が強いので、まわりの空気も巻き込んである程度上昇します。
次第に温度も下がり、上昇しようとする力が弱まると、今度は空気との抵抗が勝り、煙の分子がバラバラにされてしまいます。これが「乱流」となります。これで煙は分散を始めます。

わかり易く説明させていただいたつもりですが、理解していただければ幸いです。

NAZ0001 · Answer

煙の粒子自体は、空気より重たいですが。燃焼により発生したガス、および加熱された周囲の空気が、高温のために空気より軽いので、上昇気流が発生し、煙の粒子が舞上ります。
燃焼ガスが冷却／拡散することで、上昇が止まります。

「煙」自体は、気体ではなく固体なので、注意。

ultraCS · Answer

煙は、出た直後は周囲の空気より高温になっているので上昇します。
ある程度時間が経つと、周囲の温度と同じになり、浮力が無くなってそこで拡散します。

なお、温度が失われる要因は蚊取り線香くらいだと空気との接触でしょうが、大きな煙突の場合は、膨張して温度が低下するのが主要因になります。この煙が浮力を失う高さを有効煙突高と言います。

無風の朝などには大きな煙突からの煙も同様の挙動を示すので、機会があればご覧ください。

shaki_shaki · Answer

蚊取り線香からは、「煙」とともに「熱」が出ているからです。
蚊取り線香の熱による上昇気流により、上に上がり、上昇気流の影響が弱くなるので、しばらく上に進んでからは分散していくことになります。

kaZho_em · Answer

暖かい空気は軽いです。熱気球が浮くのも同じ原理です。
そのため、火元の空気は煙を巻き込んで上昇します。
ただ、そのうち空気はそのうち冷やされて周囲の空気の温度に近くなって行きますので
その時点で上昇する力を失って拡散して行きます。

蚊取り線香の煙

これは、「層流」と「乱流」に関係します。

煙の粒子自体は、空気より重たいですが。

煙は、出た直後は周囲の空気より高温になっているので上昇します。

蚊取り線香からは、「煙」とともに「熱」が出ているからです。

暖かい空気は軽いです。

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