飽和水蒸気量と湿度
カワウソ先生飽和水蒸気量は気温が高いほど大きい。湿度は、今の水蒸気量が飽和水蒸気量の何%かで表すよ。
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- 空気1m³がふくむことのできる水蒸気の最大量を飽和水蒸気量といい、気温が高いほど大きい。
- 空気を冷やしていくと水滴ができ始める温度を露点といい、そのときの気温の飽和水蒸気量が実際の水蒸気量になる。
- 湿度(%)は、実際の水蒸気量を、その気温での飽和水蒸気量で割って100をかけた値である。
詳しく
ポイント
空気1m³がふくむことのできる水蒸気の最大量を飽和水蒸気量(g/m³)という。飽和水蒸気量は気温が高いほど大きく、10℃で9.4g/m³、15℃で12.8g/m³、20℃で17.3g/m³、25℃で23.1g/m³、30℃で30.4g/m³になる。
空気を冷やしていくと、やがて水蒸気の一部が水滴に変わり始める。このときの温度を露点という。露点での飽和水蒸気量は、冷やす前の空気に実際にふくまれていた水蒸気量と等しい。
空気のしめり気の度合いを表す湿度(%)は、次の式で求める。湿度(%)=実際の水蒸気量(g/m³)÷その気温での飽和水蒸気量(g/m³)×100だ。
湿度の計算例
気温25℃で、空気1m³中の水蒸気量が17.3gのときの湿度を求めよう。25℃の飽和水蒸気量は23.1g/m³なので、湿度は17.3÷23.1×100で、約75%だ。
気温20℃の空気を冷やしていくと、15℃で水滴ができ始めた。このとき露点は15℃で、15℃の飽和水蒸気量は12.8g/m³だから、もとの空気には1m³あたり12.8gの水蒸気がふくまれていたとわかる。20℃の飽和水蒸気量は17.3g/m³なので、湿度は12.8÷17.3×100で、約74%になる。
露点は、金属製のコップに水と温度計を入れ、氷を加えながらかき混ぜて測る。コップの表面に水滴がつき始めたときの水温が露点だ。金属は熱を伝えやすく、コップの表面がすぐに水温と同じ温度になるからである。
なぜそうなるか
気温が上がると飽和水蒸気量が大きくなるのは、空気の温度が高いほど、水蒸気の粒がより活発に飛び回り、より多くの量を水蒸気のまま保てるようになるためだ。
晴れた日に気温が上がると湿度(%)が下がりやすいのは、空気中の実際の水蒸気量があまり変わらないのに対し、気温の上昇で飽和水蒸気量(割る数)が大きくなるため、割合で表す湿度の値が小さくなるからである。
金属コップを使うのは、ガラスなどに比べて熱をよく伝えるため、コップの中の冷たい水の温度と、コップの表面の温度をほぼ同じにできるからだ。表面の温度がそのまま、まわりの空気の露点を示す。
確認問題
確認問題(解答用紙)
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/saturation-vapor-pressure-and-humidity/?from=print#quiz
飽和水蒸気量について正しいものはどれか。
- ◯ 気圧だけで決まる
- ◯ 気温が高いほど小さくなる
- ◯ 気温に関係なく一定である
- ◯ 気温が高いほど大きくなる
正解:気温が高いほど大きくなる
飽和水蒸気量は、空気1m³がふくむことのできる水蒸気の最大量で、気温が高いほど大きくなる。気温25℃(飽和水蒸気量23.1g/m³)で、空気1m³中の水蒸気量が17.3gのとき、湿度は約何%か。整数で答えよう。
答え:____________
正解:75%
湿度(%)=実際の水蒸気量÷飽和水蒸気量×100なので、17.3÷23.1×100=約74.9で、約75%になる。露点とはどのような温度か。
- ◯ 水が沸騰し始める温度
- ◯ 氷が溶け始める温度
- ◯ 空気がもっとも暖かくなる温度
- ◯ 空気を冷やしていくと水滴ができ始める温度
正解:空気を冷やしていくと水滴ができ始める温度
露点は、空気を冷やしていくと水蒸気の一部が水滴に変わり始める温度である。露点を測る実験で金属製のコップを使う理由はどれか。
- ◯ 色がついていて見やすいから
- ◯ 水を通さないから
- ◯ 軽くて持ちやすいから
- ◯ 熱を伝えやすく、表面の温度がすぐに水温と同じになるから
正解:熱を伝えやすく、表面の温度がすぐに水温と同じになるから
金属は熱を伝えやすいため、コップの表面の温度がすぐに中の水温と同じになり、露点を正しく読み取れる。
単元のポイント
- 飽和水蒸気量 空気1m³がふくむことのできる水蒸気の最大量(g/m³)。気温が高いほど大きい
- 露点 空気を冷やしていくと水滴ができ始める温度。そのときの飽和水蒸気量が実際の水蒸気量と等しい
- 湿度の式 湿度(%)=空気1m³中の水蒸気量÷その気温での飽和水蒸気量×100
- 露点を測る実験 熱を伝えやすい金属コップに水と温度計を入れ、氷を加えてかき混ぜ、表面に水滴がつき始めた温度を読む