私も最初は「お湯と冷水って、注いだらすぐ混ざるでしょ？」と思ってたんですが、条件がそろうと意外なくらい“層”ができて混ざりにくいんですよね。ポイントは対流現象と、温度による密度の違いです。 結論から言うと、水は温かいほど密度が小さく（軽く）なり、冷たいほど密度が大きく（重く）なります。だから、同じ「水」でも温度が違うと上下の位置が安定してしまい、温かい水は上に留まり、冷たい水は下に留まりやすくなります。この“安定した層（成層）”ができると、勝手にかき混ざる動きが起きにくくなります。 家でやるなら、透明なコップを2つ用意して、お湯と冷水を別々に入れ、食紅をそれぞれに1滴ずつ垂らしてみると違いが見えやすいです。お湯の方が色が広がるのが速いのは、温度が高いほど分子の動きが活発で、拡散が進みやすいから。ここで「じゃあ混ざりそう」と思うんですが、次が面白いところです。 同じ形のコップ2つを使って、片方に冷水、もう片方にお湯を入れます。コップの口同士をぴったり合わせて上下を入れ替えるように重ねると、上がお湯・下が冷水の状態になります。この配置だと、軽いお湯が上、重い冷水が下で“安定”。大きな対流が起きにくいので、境目が意外と保たれます。 逆に、上が冷水で下がお湯（重いものが上、軽いものが下）になると不安定になって、一気に入れ替わるような対流現象が起きて混ざりやすくなります。「混ざらない／混ざる」は、水の種類が違うというより、密度差で対流が起きるかどうかの問題なんだなと実感しました。 うまく見せるコツは、勢いよく注がないこと、コップをゆっくり合わせること、温度差をしっかり作ること（ぬるいと差が小さくなります）。身近な材料で“教養アップ”感が出る実験なので、自由研究にもおすすめです。