流体における不均等性-対流

対流とは、物質の三態のうち気体と液体にあたる流体において、温度や、界面張力の一種で表面をできるだけ小さくしようとする表面張力などの性質が原因として不均等性が生じるために、その内部で重力によって引き起こされる現象のことをいいます。上層ほど密度の大きい流体が静力学的不安定となって、流体の運動が生じるものを鉛直対流と呼びます。最も一般的なのが、温度による密度の変化を原因とする熱対流です。例えば、やかんに水を入れて、コンロなどで下から熱すると、初めは熱伝導で熱エネルギーが流れるために水の流れは起こりませんが、次第に上下運動が生じます。温められ熱膨張を起こした部分は密度が下がり、その部分は軽くなり浮上し、冷たい部分の水がそこへと流れ込みます。さらにそこも温められると上昇し、周囲の冷たい水は下降します。この繰り返しによって全体が温められていきます。お風呂を沸かす場合にも同じことが起こるなど、身近なところでみられる現象です。