温かい空気は周りの冷たい空気より軽いのは何故

質問

エアコンの運転で、温かい空気は周りの冷たい空気より軽いので上昇する、冷たい空気は周りの温かい空気より重いので下降すると言われます。
この「温かい空気は周りの冷たい空気より軽い」と「冷たい空気は周りの温かい空気より重い」という理由を、物理学の観点から説明すると、どのようになるでしょうか、お教えください。

回答No.4

tetsumyi · ベストアンサー

正確には気体分子運動論という分野で計算します。
地上の大気中では１気圧で一定となってバランスします。
暖かい空気とは気体の分子運動速度が高いですが、この分子が衝突する時の力が圧力となります。
それで大気中で同じ圧力となるには、温度が高いほど分子の数が少なくても同じ圧力となります。
つまり暖かい空気は同じ体積の気体でも分子の数が少ない、つまり軽くなります。

お礼

すごく適切なご回答ありがとうございました。

回答No.5

noname#225485

熱で膨張するからです。
膨張すれば密度は低くなり同体積で軽くなります。
逆に冷えれば密度は小さくなるので同体積なら重くなる。
これだけの事です。

回答No.3

chiha2525_

分子レベルで見ると、温かいほうがより速い速度で分子が動いているというイメージです。
もう少しマクロで見ると、空気の”温度”というのは空気からどれくらい圧力を受けるかという感じのものです。温かい温度の空気のほうが周りに対して多く”押す”ようなイメージです。温かい空気のほうが周りをより強く”押す”ので（同じ分子量でも）広く薄くなり結果軽くなります。

お礼

ありがとうございました。

回答No.2

fjnobu

温度が高いのは、分子の運動が多い。だから体積が増える。体積が多きいと軽くなる。だから暖かいと軽くなります。したがって上に行くのです。気体も液体も同じです。

回答No.1

tpg0

こんにちは。

空気も熱膨張するから、同じ体積でも軽くなるのです。

これは、空気に限らず水も同じで浴槽の上部は温かい湯であっても浴槽の下部は冷めた湯であることを経験すれば理解出来ると思います。

お礼

熱膨張ですね。
ありがとうございました。