露点以下で余分な水蒸気が水滴になる仕組みを説明しよう

まず知る：このレッスンの役割と目標

このレッスンは3番目です。観察した水滴を、粒子の状態変化と水蒸気量の変化で説明します。

露点より低くなると、その温度で気体として存在できる最大量は実際量より小さくなります。最大量を超えた水蒸気は液体の水へ変わります。この気体から液体への変化が凝結です。

理解する：例題で理由を確かめる

実際量12.8 g/m³、露点15℃の空気を10℃まで冷やします。10℃の飽和水蒸気量は9.4 g/m³です。

• 冷却前の実際量：12.8 g/m³
• 10℃で気体として残れる最大量：9.4 g/m³
• 最大量を超える分：12.8−9.4＝3.4 g/m³

この3.4 g/m³が凝結し、気体で残る水蒸気は9.4 g/m³になります。

水蒸気は目に見えない気体です。白く見える湯気や霧は小さな液体の水滴です。「冷えた水蒸気が白い気体になる」ではなく、「一部が凝結して水滴になり、光を散らすので見える」と説明します。

使う：間違い・誤答を直して練習する

実際量17.3 g/m³の空気を、最大量12.8 g/m³の温度まで冷やすと、17.3−12.8＝4.5 g/m³が凝結します。

「最大量を超えたまま水蒸気として残る」は誤りです。平衡へ近づく中で、超えた分が液体へ変わり、気体として残る量はその温度の最大量になります。

転用する：まとめと次の学びへ

雲や霧でも、空気が冷えて飽和し、水蒸気の一部が小さな水滴になるという基本は共通です。ただし、水滴ができるには凝結核の役割もあり、実際の大気は単純な密閉容器ではありません。

次は、この差を空気の体積まで考えて、凝結する水の総質量として求めます。

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。