中2地学【湿度・乾湿計】

このページでは「湿度の計算の仕方」「湿度から露点を求める」のような計算問題が解けるように、湿度について解説しています。

また「乾湿計を使った湿度の測定方法」も紹介しています。

露点や水蒸気量については→【飽和水蒸気量・露点】←のページを参考にしてください。

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1.湿度

■湿度

飽和水蒸気量に対して実際に含まれる水蒸気量の割合。

どれだけ湿っているか(空気にどれだけ水蒸気が入っているか)を表す。

次のように求める。

$$湿度(%)=\frac{実際に含まれている水蒸気量}{飽和水蒸気量}×100$$

この式を変形すると以下のようになります。

これも使いこなせることが大変重要です。

$$実際に含まれている水蒸気量=飽和水蒸気量×\frac{湿度}{100}$$

例題1

次の表をもとに各問いに答えなさい。

ただし答えが割り切れない時は小数第2位を四捨五入すること。

(1) 気温30℃、17.3gの水蒸気を含む空気1m3の湿度は?

(2) 気温20℃、湿度12%の空気1m3に含まれる水蒸気量は?

(3) 気温20℃、湿度12%の空気5m3に含まれる水蒸気量は?

(4) 気温15℃、湿度73.4%の空気の露点は?※表中のもっとも近い値を答える。

(5) 気温25℃、露点5℃の空気の湿度は?


(答)

(1)

気温30℃なので表より飽和水蒸気量は30.4gです。

湿度の公式より

$$湿度=\frac{17.3}{30.4}×100$$

$$=\frac{1730}{30.4}=1730÷30.4$$

$$=56.90…≒56.9%$$

となります。

コツは「実際に含まれている水蒸気量×100」を先にすることです。

分数の部分を先にやろうとすると計算がずれることが多々あります。

よって正解は56.9%です。

(2)

気温20℃なので表より飽和水蒸気量は17.3g。

実際に含まれている水蒸気量を求めたいので

$$実際に含まれている水蒸気量=17.3×\frac{12}{100}$$

$$=2.076$$

となります。

よって正解は2.076gです。

(3)

(2)と異なるのは「空気1m3」ではなく「空気5m3」というところです。

飽和水蒸気量や実際の水蒸気量は「空気1m3」を基準にして考えています。

つまり「空気1m3あたりの水蒸気の量」を表しているのです。

ここでは「空気5m3あたり」なので(2)の答えを利用して

$$2.076×5=10.38g$$

となります。

よって正解は10.38gです。

(4)

露点を求めるには

実際に含まれている水蒸気量が必要です。(→【飽和水蒸気量・露点】←参照)

気温15℃なので表より飽和水蒸気量は12.8g。

よって実際に含まれている水蒸気量は

$$実際に含まれている水蒸気量=12.8×\frac{73.4}{100}$$

$$=9.3952g$$

となります。

おおよそ9.4gの水蒸気が実際に含まれているのです。

露点とは

「飽和水蒸気量=実際に含まれている水蒸気量」となる温度なので

表のなかで「飽和水蒸気量が9.4にもっとも近い温度」を探しましょう。

よって正解は10℃です。

(5)

気温25℃なので表より飽和水蒸気量は23.1gです。

あとは実際に含まれている水蒸気量がわかれば湿度の計算ができます。

実際に含まれている水蒸気量から露点が求められたように、その反対に「露点から実際の水蒸気量が求められる」ということを押さえておきましょう。

露点では「飽和水蒸気量=実際に含まれている水蒸気量」となっているので

露点5℃であることと表より

$$実際に含まれている水蒸気量=6.8g$$

です。

よって湿度は

$$湿度=\frac{6.8}{23.1}×100$$

$$=\frac{680}{23.1}=680÷23.1$$

$$=29.43…≒29.4%$$

となります。

正解は29.4%です。

2.乾湿計

■乾湿計

乾球温度計と湿球温度計からなる測定器具。

乾球温度計・・・通常の温度計

湿球温度計・・・通常の温度計の液だめ部分に湿ったガーゼを巻いている

乾球温度計は通常の温度計ですので「気温」が測定できます。

湿球温度計は通常の温度計の液だめ部分に湿ったガーゼを巻いています。

よってそれぞれが示す値は

乾球温度計≧湿球温度計

となります。


なぜ湿球温度計の方が低い値を示すのでしょうか?

それは「ガーゼがぬれているから」ではありません!

ガーゼに含まれている水分が蒸発するときに周囲の熱をうばっていくからです。(↓の図)

液体が気体へと変化するには熱が必要です。(→【状態変化】←を参考に。)

この熱を気化熱と言います。

気化熱により、液だめの周囲の熱がうばわれ、湿球の方が低い値を示すのです。


■乾湿計による湿度の求め方

以下の①~③の手順で湿度を測定する

① 乾球温度計の目盛りを読み取る

② 乾球温度計と湿球温度計の目盛りの差を読み取る

③ 「湿度表」で①と②が交わるところが湿度である

湿度表とは次のような表です。

この表と乾湿計の目盛りを利用して湿度を求めることができます。

例 乾球温度計が24℃、湿球温度計が18℃を示していたとき

①乾球温度計の目盛り・・・24℃

②乾球温度計と湿球温度計の目盛りの差・・・24℃-18℃=6℃

③「湿度表」で①と②が交わるところを調べる(↓の図)

よって

現時点の気温・・・24度

現時点の湿度・・・53%

と読み取ることができます。

POINT!!

・以下の湿度の式を2つとも使いこなせるようにしよう!

$$湿度(%)=\frac{実際の水蒸気量}{飽和水蒸気量}×100$$

$$実際の水蒸気量=飽和水蒸気量×\frac{湿度}{100}$$

・「実際の水蒸気量」から「露点」がわかる!

・反対に「露点」から「実際の水蒸気量」を求めることができる!

・露点では「飽和水蒸気量=実際の水蒸気量」となっている!

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