空気と、温度の関係。

質問

空気は、なぜ、暖まると、上にいくのでしょうか？
たぶん、酸素分子の空気中の密度が、温度でかわるのでしょうが、、なぜですか？
詳しくご存知の方がおられましたら、教えてください。
よろしく願います。

回答No.2

Tann3 · ベストアンサー

No.1さんのとおり、温度が高くなると、空気を構成する分子（酸素、窒素、水素、気体なら何でも)の運動が活発になり、面を押す力すなわち圧力が高くなります。

　ただし、空気（大気）の圧力は1気圧ですので、その分体積を増やすことで1気圧に釣り合うようになります。つまり、暖まった空気は体積が増えます。ということは、体積当たりの重さ＝比重が軽くなります（密度が小さくなるといっても同じです）。ということで、周囲の温度の低い重い空気より軽くなった空気は上に昇って行くわけです。

　上に書いた気体の温度、圧力、体積の関係は、「ボイル・シャルルの法則」と呼ばれます。「気体の体積Vは圧力Pに反比例し絶対温度Tに比例する」というものです。
　空気は大気開放なので、圧力が１気圧で一定です（暖まった空気も、周囲の冷たい空気も１気圧）。ということで「空気の体積Vは絶対温度Tに比例する」わけです。

お礼

詳しく、ご説明いただいて、　ありがとうございました。良くわかりました。
ボイル　シャルルの法則ですか～～、、懐かしいですね。。勉強しなおします。

回答No.1

tengenseki

温度が上がると、酸素ばかりでなく、空気を構成している全分子
（窒素　約８０％、酸素約２０％）の動きが活発になる（移動速度
大になる）。それは密閉系では圧力の増加となる。開放系では
圧力は変わらない、より少ない分子で同じ圧力となる。つまり
少ない分子という事は密度が下がる事。

お礼

なるほど、　大変ご丁寧なご回答、どうも、ありがとうございました。

つまり、暖かい分子は、熱エネルギーが多いので、分子の活動が、活発になり、
つまり、分子同士の衝突の確率が増えて、結果として、圧力があがる、ということですね。
分子物理学的に説明すると。

お礼の中で、質問するのは、失礼だとおもいますが、、、～～。。
窒素、酸素の　体積比率は、７８．１％、　対　２０．９％、　重量比は、７５．５％、対　２３％、、、、
でしょうが、、窒素分子量　と酸素分子量　は　質量が違うとおもうのですが、、、、
なぜ、大気中には、　これらが、均一な　％　（比率）　で、存在するのでしょうかね～。。
また、それぞれ、熱を持つと、分子のエネルギーレベルが違い、分子運動の運動量が違うと、おもうのですが、それでも、
温度がなんどであれ、大気では、窒素と酸素が、どんな高度でも、おなじような、（約８対２）　で、存在するのは、なぜなのかな～～
。。む～～むずかしい。