飽和水蒸気量とは?露点との違いは何か?

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    さて飽和水蒸気量と露点という言葉をご存知でしょうか。

     

    これらの言葉は社会人になるとほとんど聞かなくなりますが、
    学生(特に中学生)のうちはよく聞く言葉だと思います。

     

    昔は覚えていたけど、今はほとんど覚えていないという人も多いでしょう。

     

    そこでこのページでは、
    飽和水蒸気量と露点の違いについて簡単にまとめました。

     

    どうぞご覧ください。

     

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    1.飽和水蒸気量と露点の違いについて

    では飽和水蒸気量と露点の違いについて見ていきましょう。

     

    結論から言ってしまうと飽和水蒸気量と露点の違いは、
    空気中に含むことができる最大の水蒸気量なのか、水蒸気が凝結し始める温度なのかです。

     

     

    飽和水蒸気量は空気中に含むことができる水蒸気の限界量のことを表し、
    露点は空気中に含まれている水蒸気が凝結し始める温度のことを表しています。

     

    凝結(ぎょうけつ)というのは、物質が気体から液体に状態変化するときの名称になります。

     

    なので露点とは空気中に含まれていた水蒸気(気体)が、
    水(液体)に変化し始めるときの温度を言います。

     

    さて飽和水蒸気量と露点についてそれぞれ簡単に解説していきます。

     

    飽和水蒸気量(ほうわすいじょうきりょう)とは?

    飽和水蒸気量とは、空気中に含むことができる最大の水蒸気量のことです。

     

    飽和水蒸気量の単位は[g/m^3]で、1[m^3]の空気中に含まれる水蒸気量[g]を表しています。

     

     

    飽和はそれ以上含むことができない限界のことを表していて、
    水蒸気は水(液体)が気体に状態変化したものになります。

     

    ちなみに水蒸気は無色透明な気体なので目で見ることはできず、
    目で見ることができるのであればそれは水蒸気ではなく水です

     

    空気が乾燥してたいたり、ジメジメしているときがありますが、
    それは空気中に含まれている水蒸気量が大きく関係しています。

     

    空気中の水蒸気量が少なければ乾燥して感じ、
    反対に空気中の水蒸気量が多ければジメジメしているように感じます。

     

    そしてその空気中に含まれている水蒸気の割合(%)のことを、
    私たちは普段の生活で湿度(しつど)という言葉で使用しています

     

    例えば湿度50%はその空気に含むことができる最大の水蒸気量の、
    半分の水蒸気量がその空気には含まれているということです。
    (仮に最大が100[g/m^3]だとしたら、湿度50%は半分の50[g/m^3]になる)

     

    なので飽和水蒸気量というのは湿度100%のときにおける、
    1[m^3]あたりの空気に含まれている水蒸気量[g]のことを言うんですね。

     

    また飽和水蒸気量と気温(空気の温度)には大きな関係性があります(下図参照)。

     

     

    上図で気温が0[℃]のときは飽和水蒸気量が4.9[g/m^3]で、
    気温が50[℃]のときは飽和水蒸気量が82.9[g/m^3]となっています。

     

    ということは気温0℃と気温50℃では、
    約17倍も空気中に含むことができる水蒸気量が違うということになります。

     

    このことからも飽和水蒸気量というのは気温が高いほど多くなり、
    反対に気温が低ければ飽和水蒸気量は少なくなるということが言えます

     

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    露点(ろてん)とは?

    露点とは、空気中に含まれている水蒸気が凝結し始める温度のことです。

     

    凝結(ぎょうけつ)は気体から液体に状態変化するときの名称のことで、
    水蒸気(気体)から水(液体)に状態が変化し始める温度のことを露点と言います。

     

    露点の意味として水蒸気が凝結し始める温度のことだとありますが、
    凝結し始める温度と言われてもいまいち凝結が始まる温度の基準が分かりませんよね。

     

    なので露点というのは空気中に存在する水蒸気量が、
    その空気の温度における飽和水蒸気量に達したときだと認識してください

     

    そして空気中の水蒸気(気体)が水(液体)に変化するのは、
    空気中の水蒸気量が飽和水蒸気量を超えたときです。

     

    この空気中の水蒸気量が飽和水蒸気量を超えたときに水に変化するのは、
    私たちの身近で日常的に起きていることです。

     

    コップの表面や窓ガラスに水滴が付いてしまうのも空気中の水蒸気が原因です。
    これは結露(けつろ)と言われる現象で、詳しい仕組みは下記をご覧ください。

     

    また露点という言葉がよく使用されるのは、空気の温度が下がったときです。

     

    なぜかというとその空気における飽和水蒸気量が少なくなることで、
    空気中に含まれている水蒸気が凝結しやすくなるからです。

     

    では先ほどの飽和水蒸気量の図を見ながら解説していきますね。

     

    例えば空気の温度(気温)が30[℃]でその空気中に20.0[g/m^3]の水蒸気が含まれているとします。
    この空気の温度を30[℃]から20[℃]に下げていきます。

     

     

    空気の温度を下げていくとそれに伴い飽和水蒸気量も少なくなるので、
    30[℃]のときに飽和水蒸気量内に収まっていた水蒸気が20[℃]では溢れてしまいます
    (気温10℃間隔で飽和水蒸気量を取っているため、グラフ上では20℃で溢れる)

     

    そして空気中に存在する水蒸気量が飽和水蒸気量に達するのが、
    グラフ上では空気の温度20[℃]のときなので露点は20[℃]になるわけです。

     

    これを簡単に図で解説すると下のようになります。

     

     

    上図のように飽和水蒸気量内に収まらなかった水蒸気が溢れることで凝結が起こり、
    その溢れた分の水蒸気(気体)は水(液体)に変化することになります
    (湿度は飽和水蒸気量に対する実際に存在する水蒸気量の割合のこと)

     

    またもし空気の温度が上がったとしても飽和水蒸気量も共に多くなるので、
    温度が上がることで空気中の水蒸気が凝結する露点に達することはありません。

     

    空気の温度が下がるときに露点という言葉がよく使用されるのはこのためです。

     

     

    ちなみに露点のように名前に○点と付いている言葉は、
    物質の状態が変化し始める温度のことを表しています

     

    露点以外にも例えば融点(固体が融解し始める温度)や、
    沸点(液体が沸騰し始める温度)などが存在するので覚えておいてくださいね。

     

    以上が「飽和水蒸気量とは?露点との違いは何か?」でした。

     

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    2.まとめ

    これまで説明したことをまとめますと、

    • 飽和水蒸気量とは、空気中に含むことができる最大の水蒸気量のこと。
    • 空気の温度が上がるほど飽和水蒸気量は多くなる(反対に温度が下がれば少なくなる)。
    • 露点とは、空気中に含まれている水蒸気が凝結し始める温度のこと。
    • 違いは空気中に含める最大の水蒸気量のことなのか、最大の水蒸気量に達したときの温度のことなのか。

     

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