為什麼熱空氣上升？

我知道熱空氣分子運動更劇烈，密度更低，但是密度低就上上升？那在失重環境下怎麼解釋？

1、空氣分子運動更劇烈，為什麼密度就會更低？考慮一個容器內的氣體，熱的空氣分子運動劇烈，只是對容器壁壓強更大，但是密度是一樣的。那麼在空氣裡面的熱的空氣，不應該是向四周擴散么？

2、空氣分子運動更劇烈，應該會擴散才符合直覺，為什麼會上升？

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算了還是寫個答案吧：

1、為什麼熱空氣上升？

因為密度小，浮力作用。

2、失重環境下會怎樣？

失重環境下不上升，均勻擴散。

參考這個答案，有圖：

失重狀態下點燃一根火柴，燃燒的過程會如何？ - Belleve 的回答

3、如果是這樣的話，那熱水也應該會往上冒了？

的確如此，而且不僅僅是理論層面上，你甚至可以做實驗證明。

準備兩個杯子，一個裝半杯涼水，一個裝半杯熱水。然後將涼水緩慢倒入熱水中，此時形成涼上熱下的情況，因為熱水會上升，所以這種情況對流劇烈，很快水就會溫度均勻。然後再反過來做實驗，將熱水倒入涼水，造成熱上涼下的情況，然後你會發現熱擴散比上一種情況要慢得多。

4、但是為什麼在有重力的情況下就會上升呢？

因為浮力的產生原因就是重力勢能造成的壓強差，簡單說是因為上層氣體/液體在重力作用下擠壓下層造成上下表面壓強差，這個壓強差造成了浮力的現象。

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失重環境下不上升，沒有對流

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其實問題大可不必這麼複雜，一個方程就能搞定：理想氣體狀態方程：pV=NkT

其中p 壓強 V 體積 N 分子數 T 溫度 這四個都是可變數 k 玻爾茲曼常數，定值。

所以：

1. 密度和壓強是相關聯的。對公式變形也就可以得到pV=nNakT=mNakT/M

其中，m是氣體質量，Na是阿伏伽德羅常數，也是個不變的量，M是摩爾質量，跟氣體種類有關

因此p=ρ(NakT/M)

從這個變形得到的公式中我們可以看到當溫度升高，要麼在固定體積狀態下壓強升高，要麼在固定壓強下密度降低，因此問題1是沒錯的，密閉的瓶子里壓強是要增大。

如果是個恆壓體系，例如說放在常壓體系下，熱空氣密度是會下降的。也就是說同樣多的氣體，加熱以後會向四周擴散。

2. 擴散是分為前後左右上下的，熱空氣肯定也會向上擴散。

但是由於這種情況下冷熱空氣相接觸也就是說兩種氣體是連通的，所以壓強是一樣的，因此這時候溫度低的冷空氣密度是要高於溫度高的熱空氣的。那麼這時候密度也就直接影響了冷熱空氣的位置，冷空氣密度高下降，熱空氣密度低上升。

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舉個颱風的例子

颱風是由熱帶低壓引起的，冷空氣從四周匯聚，將熱空氣抬升，抬升置高空，然後輻射(輻散)。。。，在海面上，熱空氣包含了很多水蒸氣，水蒸氣遇冷，液化放熱，氣壓就會變得更低，氣壓差越大，氣流流速加大，颱風也就來了。

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我是這樣理解的：假設一個氣球，在充氣口留一個加熱元件，然後充氣密封起來。這個時候開始對氣球內部的空氣加熱，體積應該會膨脹吧，氣球體積在變大。就會更多的擠壓周圍的空氣（排出更多的空氣），受到更大的浮力，在重力條件下就上升。

更進一步，想想這個氣球的壁厚非常薄，非常薄，就可以解釋一團空氣受熱上升了。

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