お湯(暖かい水)と水(冷たい水)で重さは違うのか?お風呂では上が暑くて下が冷たい?【温度と密度の関係性】

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私たちが生活している中には、面白い科学現象がたくさん存在しています。

例えば、お風呂に入った際に上の方が熱くく、下の方が冷たいといった現象の発生に気づいたことはないでしょうか。

このような現象は勘違いではなく、本当に起こっているものなのでしょうか。

ここでは、このお風呂の問題からもいえるように、お湯(暖かい水)と冷たい水の重さの関係性について、科学的に解説していきます。

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お風呂は上が熱く、下が冷たいのは本当。お湯(暖かい水)と水の重さ(密度)の関係性

結論からいいますと、お風呂等において上の方が熱く、下の方が冷たいのは本当です。

これは暖かい水(温かいみす、お湯)の方が冷たい水よりも密度が低くなるためです。つまり、温度が低い水の方が密度が高いわけです。

なお、お湯の方が水よりも「重さが重い」と表現する方もいますが、先にも述べたよう「密度が大きい」の表現の方が正しいです。

お湯(温かい水)の方が冷たい水よりも軽い理由【温度が低い水のが重い要因】

そして、このお風呂で上のが熱くなり、下のが冷たくなる原因としては、水をはじめとした物質の分子運動との関係があります。

まず、ほぼすべての材料は小さく分けていくと分子から構成されているといえます。

これら分子は一つ一つが運動(伸縮、並進、回転など)しており、この運動は温度が高くなるほど活発になります。

つまり、水の場合ではお湯(温かい水)の方が、分子運動が激しくなるわけです。

よって、同じ質量(物質量)の水を考えた際に分子が激しく運動している温かい水(高い温度の水)の方が膨張するのです。

すると、質量が同じにも関わらず、体積が大きいため、密度が下がって、上の方に来やすくなるわけです。

なお、これは状態変化を間に挟むと少し状況が変化してくるため、あくまで同じ状態(今回は液体)で起こることと考えるといいです。

さらには、液体だけでなく空気などの気体でも当てはまることを理解しておきましょう。

まとめ  水の温度と密度(重さ)の関係

ここでは、お風呂で上の方が熱くて、下の方が冷たくなる理由について解説しました。

これは、温かい水(お湯)の方が密度が小さく、冷たい水の方が密度が大きくなることが理由です。

なお、物質で温度が高くなると、密度が低下するのは分子運動が激しくなり膨張するのが理由です。

様々な科学現象を理解し、毎日をより楽しんでいきましょう。

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