このページでは気化熱とは何か。また、気化熱で冷える仕組みについてわかりやすく図で解説しています。

 

 

 

 

結論からいってしまうと気化熱とは、”液体が気体に変化（気化）するときに必要な熱のこと”です。

 

気化というのは”液体が気体に変化する現象のこと”を指し、気化熱は「蒸発熱」とも呼ばれています。

 

 

液体が気体に変化するには熱が必要で、水を加熱すると沸騰（気化）するのも、水が火から熱を受け取る（奪う）ことでその水の持っている熱が多くなっていき、それにより気体になるために必要な熱（気化熱）が集まるからです。

 

気体になるために必要な熱（水の沸騰の場合は100℃に相当する熱）が集まったら、その液体は気体（水なら水蒸気）に変化します。

 

 

ちなみに”液体が気体に変化するときに、周囲の物質から熱を奪う”のではなく、”周囲の物質から熱を奪うから、（それにより気体に変化するために必要な熱が集まることで）液体が気体に変化する”ので覚えておきましょう。

 

 

気化熱で冷えるのは、”液体が接している周囲の物質から、気体に変化するために必要な熱（気化熱）を奪って、気体に変化したときに奪った熱を持ったまま（熱を奪った）物質から離れていくから”です。

 

 

では気化熱で冷える仕組みについて、夏場に汗が出て気化熱によって体が冷える（体温が下がる）ことを例にして詳しく解説していきます。

 

 

2.1 汗が出るということは、皮膚表面に水分(液体)が付着しているということ

 

汗が出るということは、皮膚表面に水分（液体）が付着しているということです。

 

 

汗は約99％が水（液体）からできていて、他にはミネラルなどが含まれています。

 

 

2.2 温度は物質の持っている熱の平均を指し、同じ物質でも10℃や90℃に相当する熱を持つ原子・分子がある

 

温度は物質の持っている熱の平均のことを指し、同じ物質でも10℃や90℃に相当する熱を持っている原子・分子があります。

 

世の中の物質は原子・分子（小さな粒子）で構成されていて、水の場合だと水分子がたくさん集まることで構成されています。

 

 

例えば40℃の水は、全ての水分子が40℃に相当する熱を持っているわけではありません。

 

 

上図（数値は適当）のように10℃に相当する熱を持っている水分子もあれば、90℃に相当する熱を持っている水分子も存在し、温度は物質を構成している原子・分子の持っている熱を平均して数値化したものを指しています。

 

 

2.3 水を構成している水分子の中で、100℃に相当する熱を得た水分子から蒸発していく(汗も同じ)

 

水を構成している水分子の中で、100℃に相当する熱を得た水分子から蒸発していきます（汗は約99％が水なので同じ）。

 

（なので水の温度が高い（水を構成している水分子の持っている熱の平均が高い）ほど、水分子が100℃に相当する熱を獲得しやすいため蒸発しやすくなります）

 

 

水を構成している水分子は、水分子同士で常に熱の移動（つまり水分子同士で熱を与えたり奪ったり）を繰り返しています。

 

 

この水分子同士の熱の移動により、水を構成している水分子の中で100℃に相当する熱を得た（液体から気体に変化するために必要な熱（気化熱）が集まった）ものは気体に変化して水蒸気となります。

 

 

これにより水は100℃（100℃に相当する熱の平均）に達していなくても蒸発（液体の表面から気体に変化）していきます。

 

（水たまりや食器に付着した水滴が、時間が経つと乾いているのはこのためです）

 

 

2.4 汗の水分が蒸発すると熱を持ったまま水蒸気が空気中へと出ていき、残った汗の持っている熱は減少する

 

汗の水分が蒸発（＝汗を構成している水分子が100℃に相当する熱を持っている）すると熱を持ったまま水蒸気が空気中へと出ていき、残った汗の持っている熱は減少します。

 

 

例えば汗が全部で20（温度[℃]のことではない）の熱を持っているとして、熱の移動により100℃相当の熱を得た（汗を構成している）水分子は、水蒸気に変化して熱を持ったまま空気中へと出ていきます。

 

 

これにより残った汗の持っている熱は全部で16（20-4）になるため、残った汗の持っている熱が少なくなります（＝残った汗の温度が下がる）。

 

 

つまり蒸発して水蒸気に変化した汗は、残った汗から気化熱（液体から気体に変化するために必要な熱）を奪ったことで蒸発することができたということになります。

 

 

2.5 残った汗は温度が低くなり、温度の高い皮膚表面から熱を奪い(体は冷える)、その熱は汗の蒸発に使われる

 

残った汗の温度が低くなった（持っている熱が少なくなった）ことで、残った汗と接している温度の高い（持っている熱が多い）皮膚表面から（残った汗が）熱を奪っていきます。

 

 

皮膚表面から熱を奪うことで汗に熱が与えられるため、再び汗の水分は蒸発しやすく（100℃に相当する熱を持つ水分子が発生しやすく）なります。

 

 

これを繰り返していくことで汗がどんどん蒸発していき、皮膚表面からもどんどん熱が奪われていくため体は冷える（体温が下がる）、というわけです。

 

以上が「気化熱とは？気化熱で冷える仕組みをわかりやすく図で解説！」でした。

 

 

これまで説明したことをまとめますと、

 

 

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