結露とは何か?仕組みを分かりやすく図解!

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    さてあなたは結露という現象をご存知でしょうか。

     

    結露という現象は私たちの生活の中でも目にすることが多いですが、
    ほとんどの人は特に気にしないで生活しています。

     

    ですので結露という言葉については聞いたことはあるけど、
    実際にどういう現象なのかは理解していない人も多いです。

     

    そこでこのページでは結露とは何か?
    また結露の仕組みをわかりやすく図解します。

     

    どうぞご覧ください。

     

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    1.結露とは何か?

     

    では結露とはどういう現象なのか見ていきましょう。

     

    結露(けつろ)とは、空気中の水蒸気が水滴となって物体の表面に付着する現象のことです。

     

    よく誤解されている人も多いのですが、
    水蒸気というのは水が気体に変化したもので目で見ることはできません

     

    普段から水蒸気は空気の中に隠れているので、私たちの目で捉えることはできません。

     

    ちなみに、空気中にどのくらい水蒸気(気体)が含まれているのかを表したものを湿度(しつど)と言います。

     

    窓ガラスやコップの表面に水滴が付着することがありますが、
    私たちの目に見える形で出現するのは水蒸気(気体)ではなく水(液体)になります。

     

    こうして空気中に隠れていた水蒸気(気体)が空気中から追い出されると、それは水(液体)になります

     

    • 水蒸気(目で見えない)⇒空気中に隠れている状態
    • 水(目で見える)⇒空気中から追い出された水蒸気の状態

     

    そして結露とはこのように空気中に隠れている水蒸気(気体)が、
    空気中から追い出されて水になって物体に付着する現象のことを言うんですね。

     

    さて結露がどういう現象なのか簡単に説明しましたが、
    次の章では結露の詳しい仕組みについて解説していきます。

     

    2.結露の仕組みを分かりやすく解説!

    では結露の仕組みをできるだけ分かりやすく解説していきます。

     

    結露の仕組みを理解するうえで最も重要なポイントとなるのが、
    空気は温度によって含むことができる水蒸気の量が違うということです。

     

    空気の温度が高ければ含むことができる水蒸気量が増えて、
    反対に空気の温度が低ければ含むことができる水蒸気量は減ります。

     

    この空気中に含むことができる限界の水蒸気量のことを飽和水蒸気量と言います

     

    なので言い換えれば温度が高ければそれだけ飽和水蒸気量が増えて、
    温度が低ければ飽和水蒸気量は減るということです。

     

    そして結露が起こりやすくなるのは、
    空気の温度が高い状態から低い状態に変化したときです。

     

    空気の温度が高い状態から低い状態に変化するということは、
    飽和水蒸気量が多い状態から少ない状態に変化するということです。

     

    つまり空気の温度が下がることで空気中に含むことができる水蒸気の量が少なくなるということ

     

    これによって空気中から追い出される水蒸気が発生してしまうわけです。
    簡単に図で表すとこんな感じです。

     

     

    仮に温度が高い空気の容量を100、温度が低い空気の容量を50とします。
    ここでの空気の容量とは飽和水蒸気量のことだと認識してください。

     

    ですので温度の高い空気の方が低い空気よりも2倍の水蒸気を含むことができるということです
    (あくまで簡単に表しているだけなので実際の数値ではありません)。

     

    では温度が高い空気に容量70に値する分の水蒸気を含ませて、
    温かい空気を冷やしていくことで徐々に温度の低い空気にしていきます。

     

     

    そうすると上図のように容量100から容量50に飽和水蒸気量も減少してしまうので、
    容量20の水蒸気が冷たい空気の容量では収まらなくなるため空気中から追い出されます。

     

    この冷やされて温度が低い空気に変化することで追い出された水蒸気が、
    水となって物体に付着して私たちの目に見える形で現れるんですね。

     

    このように結露という現象は空気の温度が下がり飽和水蒸気量が減少することで、
    空気中に含むことができなくなった水蒸気が空気中から追い出されることで発生します

     

    3.日常で起こる結露の例とその仕組みについて

    日常で起こる結露の例とその仕組みについて解説していきます。

     

    結露の例として解説するのは下記の2つの場合です。

    • 例その1:コップの表面に水滴が付く場合
    • 例その2:窓ガラスの表面に水滴が付く場合

     

    ではそれぞれの仕組みについて見ていきましょう。

     

    例その1:コップの表面に水滴が付く場合

    コップの表面に水滴が付く場合というのは、
    コップの中の飲み物に氷が入っているかすごく冷えた飲み物が入っているかです。

     

    なのでコップの中にすごく冷えた飲み物が入っていると仮定します。

     

    コップの中に冷たい飲み物を入れると、
    コップ自体にその飲み物の冷たさが伝わります。

     

    そして冷たさが伝わることでコップ自体も冷やされていき、
    それと同時にコップの周辺に存在している空気も冷やされます。

     

    つまりコップ周辺の温度の高い空気が、
    コップに冷やされることで温度の低い空気に変化するということです。

     

     

    そうなることによってコップ周辺に存在する空気の飽和水蒸気量が少なくなるので、
    空気中に含むことができなくなった水蒸気が水になるためコップの表面に付くというわけです。

     

     

    例その2:窓ガラスの表面に水滴が付く場合

    窓ガラスの表面に水滴が付く場合もコップのときと同じです。
    窓ガラスで結露が発生することが多くなるのは冬などの寒い時期です。

     

    寒い時期になると家の中で暖房を点けて暖めると思いますが、
    このときに家の中と外で空気の温度差が生じます

     

    つまり窓の内側は暖かくて、窓の外側は寒いということです。
    なので窓の外側から窓ガラスの内側まで冷たさが伝わります。

     

     

    これによって家の内側の窓ガラス表面の空気が冷やされることで、
    冷やされた空気の飽和水蒸気量が少なくなり追い出された水蒸気が水滴になるんですね。

     

     

    以上が「結露とは何か?分かりやすく結露の仕組みを図解!」でした。

     

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    4.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • 結露とは、物体の表面に空気中の水蒸気が水滴となって付着する現象のこと。
    • 空気の温度によって飽和水蒸気量(含むことができる水蒸気量の限度)が変化する。
    • 結露は空気の温度が下がり、空気中を追い出された水蒸気が水になることで発生する。

     

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