冷却で最大量が実際量へ近づく仕組みを説明しよう

まず知る

このレッスンは3番目です。前の実験手順を、飽和水蒸気量の変化で説明します。暗記する結論は「露点で実際量と最大量が等しくなる」ですが、ここではなぜそうなるかを図で説明できるようにします。

閉じた空間の空気をゆっくり冷やすとき、凝結が始まるまでは水蒸気が液体へ変わっていないため、実際の水蒸気量はほぼ一定です。一方、飽和水蒸気量は温度が下がるほど小さくなります。

理解する

気温25℃、実際量12.8 g/m³、露点15℃の例を追います。

グラフでは横軸の右ほど高温です。空気を冷やす動きは右から左です。露点に達するまでは橙色の実際量は変わらず、青色の最大量が近づきます。交点より低温では、気体でいられる最大量を超えた分が水滴になります。

「冷やすとすぐ水蒸気が減る」は誤りです。減り始めるのは飽和して凝結が始まった後です。

使う

実際量が17.3 g/m³なら、表で飽和水蒸気量17.3 g/m³に対応する20℃が露点です。25℃から20℃までは実際量17.3 g/m³のまま、20℃より下では最大量を超えた分が凝結します。

逆に、実際量が少ない空気ほど、最大量がそこまで小さくなるまで多く冷やす必要があります。したがって、同じ気温なら水蒸気の少ない空気ほど露点は低くなります。

転用する

気温と露点の差が小さいと、少し冷やすだけで飽和します。夜間に気温が下がったとき、霧や露が生じやすいか考える手がかりになります。ただし、風や地面の冷え方なども関係するため、露点だけで必ず発生すると断定はしません。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。