露点とは？日常の例をもとに露点の原理をわかりやすく図で解説！

このページでは露点(ろてん)とは何か。また、日常における例をもとに露点の原理をわかりやすく図で解説しています。

まとめ

１．露点とは

※上はガラス付近の空気が冷やされたことで露点に達し、水滴が出ている状態

結論から言ってしまうと露点(＝露点温度)とは、”空気中に含むことができる水蒸気(気体)が飽和状態(＝これ以上水蒸気を含むことができない限界の状態)に達し、さらに空気の温度が下がるとその空気中に含まれる水蒸気(気体)が水(液体)に変化し始める温度”です。

(つまり”空気中に含むことができる水蒸気(気体)が飽和状態(＝湿度100％)のときの温度”を「露点」と呼ぶ)

まず空気中には水蒸気が含まれており、その空気の温度によって空気中に含むことができる最大の水蒸気量(＝飽和水蒸気量)が増減します。

(”空気中に含まれる水蒸気の割合[％]”を「湿度(しつど)」と言う)

上図のように空気の温度が高いほど飽和水蒸気量は大きくなり、反対に空気の温度が低いほど飽和水蒸気量は小さくなります。

例えば、「湿度70％(飽和水蒸気量＝100、空気中に実際に含まれる水蒸気量＝70)」の空気の温度が下がっていった場合について見ていきます。

上図のように空気の温度が下がっていくと、その空気の飽和水蒸気量も小さくなる(100→70)ので、これにより空気中に含むことができる水蒸気(気体)が飽和状態(湿度100%)になり、その状態からさらに空気の温度が少し下がると、その空気中に含むことができなくなって追い出される1の水蒸気(気体)が発生します。

この空気中から追い出された1の水蒸気(気体)は、周辺の物体の表面に集まって付着することで水(液体)に変化します(冷たい飲み物を入れたコップの表面や、冬の窓の内側に水滴が付着する理由はこれ、後の章で原理を順番に解説)。

(水蒸気から水への変化だけでなく、”気体から液体に変化する現象”を「凝結」と言う)

関連：湿度と露点の関係！なぜ湿度が高い(低い)と露点も高く(低く)なるのか？

２．「冷たい飲み物を入れたコップ表面に水滴ができる現象」を例に露点の原理を解説

では「冷たい飲み物を入れたコップ表面に水滴ができる現象」を例に、以下の順番で露点の原理について解説していきます。

2.1 冷たい飲み物をコップに入れると、コップ表面付近の空気の温度(＝気温)が下がる
2.2 コップ表面付近の空気の温度が下がることで、その空気中に含むことができる最大の水蒸気量(＝飽和水蒸気量)が少なくなり、露点に達する
2.3 さらに空気の温度が下がっていくことで、コップ表面付近の空気中から追い出された水蒸気(気体)が、コップ表面に集まって付着することで水滴(液体)になる

2.1 冷たい飲み物をコップに入れると、コップ表面付近の空気の温度(＝気温)が下がる

まず冷たい飲み物をコップに入れると、コップ表面付近の空気の温度(＝気温)が下がります。

熱は温度の高い方から低い方へと移動するため、上図のように冷たい飲み物にコップの熱が奪われてコップの温度が下がり、温度の下がったコップにコップ表面付近に存在する空気の熱が奪われて、コップ表面付近の空気の温度が下がっていきます。

関連：なぜ熱は必ず温度が高い方から低い方へと移動するのか？

2.2 コップ表面付近の空気の温度が下がることで、その空気中に含むことができる最大の水蒸気量(＝飽和水蒸気量)が少なくなり、露点に達する

コップ表面付近の空気の温度が下がることで、その空気中に含むことができる最大の水蒸気量(＝飽和水蒸気量)が少なくなり、その空気は露点(さらに空気の温度が下がるとその空気中に含まれる水蒸気(気体)が水(液体)に変化し始める温度)に達します。

例えば、「コップ表面付近の空気が70の水蒸気(気体)を含んでおり、飽和水蒸気量が元々100(＝湿度70％)として、空気の温度が下がる場合」を見ていきましょう。

上図のようにコップに冷たい飲み物を入れた直後は、コップ表面付近の空気の温度がまだ下がっていないので飽和水蒸気量は100(このとき湿度70％)のままですが、冷たい飲み物を入れてから時間が少し経つとコップ表面付近の空気の温度が下がってくることで飽和水蒸気量が70(このとき飽和状態、湿度100％)(＝露点に達する)になります。

(”飽和状態(湿度100％)になったときの温度”を「露点」と呼び、そこからさらに空気の温度が下がるとその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)

2.3 さらに空気の温度が下がっていくことで、コップ表面付近の空気中から追い出された水蒸気(気体)が、コップ表面に集まって付着することで水滴(液体)になる

コップ表面付近の空気が露点に達し、そこからさらに空気の温度が下がっていく(時間が経つと冷たい飲み物に空気の熱がどんどん奪われていく)ことで、コップ表面付近の空気中から追い出された水蒸気(気体)が、コップ表面に集まって付着することで水滴(液体)になります。

上図のように露点に達した空気(＝水蒸気70を含んだ湿度100％の空気)の温度がさらに少しでも下がると、その空気の飽和水蒸気量も減る(70→69)ため、元々その空気中に含まれていた1の水蒸気(気体)が追い出されます。

そしてその空気中から追い出された1の水蒸気(気体)がコップの表面に集まって付着することで、小さい水滴(液体)になる(空気の温度がもっと下がるとより多くの水滴が付着する)、というわけです。

以上が「露点とは？日常の例をもとに露点の原理をわかりやすく図で解説！」でした。

３．まとめ

これまで説明したことをまとめますと、

露点(＝露点温度)とは”空気中に含むことができる水蒸気(気体)が飽和状態(＝これ以上水蒸気を含むことができない限界の状態)に達し、さらに空気の温度が下がるとその空気中に含まれる水蒸気(気体)が水(液体)に変化し始める温度”で、つまり「飽和状態(湿度100％)のときの温度＝露点」。
冷たい飲み物を入れたコップの表面や、冬の窓の内側に水滴が付着する理由は、空気の温度が下がって露点に達し、さらに空気の温度が下がっていき、その空気の飽和水蒸気量が減ったことでその空気中を追い出された水蒸気(気体)が集まって小さい水滴(液体)としてコップや窓ガラスの表面に付着したから。