中2地学【飽和水蒸気量・露点】

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1.空気中の水蒸気

水蒸気は水が気体になったものです。

水蒸気というとお湯から出る湯気を想像する人もいると思いますがあれは水蒸気ではありません

あの正体はごく小さな水滴です。
ごく小さな水滴が浮かんでいるのです。

水蒸気は目に見えません
ですが空気中に存在しています。

例えば夏の暑い日にコップに氷水を入れたとしましょう。(↓の図)
コップのまわりには水滴がつきます。
この水滴は、まわりの水蒸気が冷やされてできたものと考えられます。

つまり空気中には水蒸気が存在しています。(目には見えないけど)

1辺が1mの立方体の箱に空気を入れて、この中に水蒸気を送り込みましょう。

このときの空気1m3に含まれる水蒸気の量を水蒸気量といいます。

箱にはいくらでも水蒸気が入るのか、というともちろん限度があります。
この空気1m3が含むことができる最大の水蒸気量を飽和水蒸気量といいます。

■水蒸気量
空気1m3に含まれる水蒸気の量(g)のこと。
※空気1m3あたりを考えているので単位は【g/m3(グラム毎立方メートル)】

■飽和水蒸気量
空気1m3に含むことができる最大の水蒸気の量(g)のこと。
※空気1m3あたりを考えているので単位は【g/m3(グラム毎立方メートル)】
気温が高いほど多くの水蒸気を含むことができる。

2.飽和水蒸気量

飽和水蒸気量は気温によって変化します。

各気温でのおおよその値は次の表のようになります。

これをグラフ化すると↓のような曲線のグラフになります。

ではここで1つ例を考えてみましょう。

例 水蒸気を含む空気の温度を下げる

①12.8gの水蒸気を含む25℃の空気1m3があります。

グラフにこの情報を記入してみましょう。(↓の図)

いま25℃なので飽和水蒸気量は23.1g/m3です。
最大23.1gの水蒸気が入ることができるということです。

実際には12.8gの水蒸気を含んでいるので、まだ水蒸気が入ることができます。

その値は
23.1-12.8=10.3g
となりますね。

②この空気の温度を15℃まで下げることを考えます。

温度を下げると飽和水蒸気量は下がります。
入ることができる水蒸気の量が減少するということです。(↓の図)

15℃まで下げると飽和水蒸気量は12.8gです。最大12.8gの水蒸気が入ることができます。

いま、最初に含んでいた水蒸気は12.8gです。

ということはこれ以上の水蒸気が入ることはできません

③②の状態からこの空気の温度を5℃まで下げます。

5℃での飽和水蒸気量は6.8gです。
最初に含んでいた水蒸気は12.8gです。

この12.8g全部が入ることができなくなりました。

12.8-6.8=6g
が含むことができない水蒸気の量です。(↓の図)

入ること(含むこと)ができなくなった水蒸気はどうなるかというと・・・

水滴(液体)へと変化してしまいます

今の場合、6gの水蒸気が入らなくなったので、生じる水滴も6gです。


POINT!!

生じる水滴の量=入ること(含むこと)ができなくなった分の水蒸気の量


④水滴ができ始めたときの温度を考えます。

③で、5℃まで温度を下げたとき、6gの水滴ができました。

しかし5℃まで下げて、やっと水滴ができたわけではありません。

水滴は、入りきらなくなった水蒸気が変化したものなので

②の状態(15℃)から、少しでも温度を下げると入ること(含むこと)ができない水蒸気が出てきます。

このように「これ以上温度を下げると水滴が生じる温度」を露点といいます。

この空気の露点は15℃ということになりますね。(↓の図)

②の状態を思い出すと

ちょうど

飽和水蒸気量=実際に入っている(含んでいる)水蒸気量

となっています。

■露点
これ以上温度を下げると水滴が生じるという温度。

■露点と水蒸気量の関係
露点では
飽和水蒸気量と実際に入っている(含んでいる)水蒸気量が等しくなっている

例題1

さきほどのグラフを参考に次の問いに答えなさい。
(1) 気温30℃、12.8gの水蒸気を含む空気1m3の露点は?
(2) 気温30℃、6.8gの水蒸気を含む空気1m3の露点は?


(答)

(1)
気温30℃、12.8gの水蒸気を含んでいる様子をグラフに表します。(↓の図)

ここから温度を下げて
飽和水蒸気量=実際に入っている(含んでいる)水蒸気量となる温度なので

露点は15℃となります。

(2)
気温30℃、6.8gの水蒸気を含んでいる様子をグラフに表します。(↓の図)

露点とはここから温度を下げたとき、
飽和水蒸気量=実際に入っている(含んでいる)水蒸気量となる温度なので

露点は5℃となります。

この問題からもわかるように
露点は「実際に入っている(含んでいる)水蒸気量」によって決まります


POINT!!

・露点は「実際に入っている(含んでいる)水蒸気量」で決まる。

・露点では「飽和水蒸気量=実際に入っている(含んでいる)水蒸気量」となっている。

・「実際に含んでいる水蒸気量」は露点から調べることができる。

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