中2地学【湿度・乾湿計】


→【飽和水蒸気量・湿度】←のページも押さえておきましょう。

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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。
$$湿度(%)=\frac{実際に含まれている水蒸気量}{飽和水蒸気量}×100$$
また次の計算もできるようにしておこう。
$$実際に含まれている水蒸気量=飽和水蒸気量×\frac{湿度}{100}$$

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
$$湿度=\frac{17.3}{30.4}×100$$
$$=\frac{1730}{30.4}=1730÷30.4$$
$$=56.90…≒56.9%$$
となりますね。

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
表より飽和水蒸気量が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成る。
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)

液体を気体にするには熱が必要でしたよね?(中1の状態変化の単元で学習)

この熱を気化熱と言います。
よって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

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。

これ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。
例えばいま乾球温度計が24℃、湿球温度計が18℃を示していたとします。
①乾球温度計の目盛りは24℃
②乾球温度計と湿球温度計の目盛りの差は8℃
③「湿度表」で①と②が交わるところを調べる(↓の図)

よって今の気温は24℃(乾球の目盛りと同じ)、湿度は53%とわかるのです。

ちなみに
乾球温度計=湿球温度計
となっているときは湿度100%です。
熱がうばわれていない
=水分が蒸発していない
=空気中に水蒸気をもう含むことができない
ということだからです。

■このページのポイント

・湿度の公式2つを必ず覚える
・「実際の水蒸気量から露点がわかる」「露点から実際の水蒸気量がわかる」
・露点では「飽和水蒸気量=実際の水蒸気量」

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