冷やしたときに凝結する水蒸気量を求めよう

まず知る

このレッスンは「飽和水蒸気量と温度」6レッスンの4番目です。前回、冷やすと最大量が小さくなると説明しました。今回は、冷却前の実際量と冷却後温度の最大量を比べ、超えた分を凝結量として求めます。

基本は次の一行です。

凝結する量 = 冷却前の実際量 - 冷却後の飽和水蒸気量

ただし、実際量が冷却後の最大量以下なら凝結は起こらず、答えは0です。

20℃で実際量12.0 g/m³の空気を10℃へ冷やします。10℃の飽和水蒸気量は9.4 g/m³です。

したがって、2.6 g/m³が液体の水へ凝結し、気体として残るのは9.4 g/m³です。

実際量8.0 g/m³の空気を10℃へ冷やしても、10℃の最大9.4 g/m³以下です。8.0 - 9.4 = -1.4 と計算して負の凝結量にせず、凝結量は0 g/m³と判断します。

実際量	冷却後の最大量	判定	凝結量
12.0	9.4	最大を超える	2.6 g/m³
8.0	9.4	最大以下	0 g/m³

よくある間違いは、冷却前20℃の最大17.3を12.0の代わりに使うことです。空気が飽和していると書かれていなければ、実際量と最大量は同じではありません。

容積が2 m³なら、1 m³あたり2.6 gの凝結なので、全体では 2.6 × 2 = 5.2 g です。g/m³と全体のgを区別します。

次は、暖めたら実際量も増える、曲線上が実際量、最大を超えても気体のままという典型誤答を直します。

確認1：実際量14.0g/m³の空気を、最大量9.4g/m³の温度まで冷やすと何g/m³凝結しますか。

14.0 − 9.4 = 4.6より、4.6 g/m³です。

確認2：実際量7.0g/m³、冷却後最大9.4g/m³なら凝結量はいくらですか。

実際量が最大以下なので、0 g/m³です。負の凝結量にはしません。

確認3：冷却前の最大量を実際量として使ってよいのはいつですか。

冷却前の空気が飽和していると示され、実際量と最大量が等しいときです。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。