このページでは中学理科で学習する
について解説していくよ！この内容は中学２年での学習内容だね。
湿度の公式とは、次のようなものだったね。
始めはそうだよね。１つずつ詳しく説明するから大丈夫。
中学理科に必要な知識はこのページを見ればバッチリだよ！
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それでは、「湿度の計算」「湿度の求め方」の解説スタート！
1. 湿度とは
① 湿度のイメージ
さて、まず始めに「湿度のイメージ」を簡単につかんでおこう。
湿度は％(パーセント)で表すよ。0％〜100％まであるんだね。
ねこ吉。湿度100％って、どんなイメージ？
湿度100％？それはヤバいよね。
プールみたいな水中とかかな？
そのように勘違いしてしまう人も多いよね。実は湿度100%なんて、よくあることなんだよ。
雨の日とか、霧が出ているような日、お風呂に入っている時のお風呂場などは湿度が100%になっていることも多いんだよ。
湿度100%というのは、全くめずらしくないんだね。
湿度100％というのはプールの中でもなんでもなく、人は普通に生活できるから覚えておいてね。
② 湿度とは
湿度100％でも普通に生活できるんだね。
でもイマイチ湿度がどんなものかわからないなあ。
難しく考えなくて大丈夫。
空気中に水蒸気が増えると湿度が増える。ただそれだけなんだよ！
ここで一度、「水と水蒸気の違い」を說明しておくね。
これはとても大切だよ。
水とは液体のこと
水蒸気は水が気体になったもの
のことだね。
うん。でも水と水蒸気の違いは難しいんだよ。
ではねこ吉。
霧
とか、湯気
は水と水蒸気のどちらかわかるかな？
これらはどちらも「水」なんだ。
ポイントは「水蒸気は目に見えないけど、水は目に見える」ことなんだ。
霧や湯気は目に見えるでしょう。
だけど、水たまり
が蒸発して水蒸気になると、もう目に見えないね。
このように「水蒸気は目に見えないけど、水は目に見える」これが水と水蒸気のわかりやすい違いなんだね。
水と水蒸気の違いはわかったよ。
でも、湿度が何なのかはまだわからない。
では次の話に進もう。
例として、ここに水蒸気が全く入っていない、気温25℃で大きさ1m3の箱があったとしよう。
(水色の丸は水蒸気が入っていないことをあらわす)
大きさ1m3とは、縦、横、高さがそれぞれ１ｍの大きさだね。
「水蒸気が入っていない」と言われても、目に見えないからイメージしにくいね。
そうだね。湿度の勉強の難しいところだね。まあ難しく考えず、水蒸気が入っていない箱があると考えてね。
さて、ここでもう一つ大切なこと。空気中に入ることができる水蒸気の量には限界がある。
ということなんだ。これを飽和水蒸気量というよ。
飽和水蒸気量
1m3の空気中に含むことができる水蒸気量の最大量
のこと
詳しくはこちら
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この飽和水蒸気量(水蒸気が入れる限界)は、気温によって変化するんだ。
ここでの気温は25℃だったね。25℃での飽和水蒸気量は約23gなんだ！
表で見るとこんな感じ
グラフで見るとこんな感じ
つまり、気温25℃のこの箱には、最大で23gの水が水蒸気になれるんだね。
話を続けるね。
この水蒸気が全く入っていない、気温25℃の箱の中に11.5gの水をこぼしたとしよう。
時間がたつと、この水はどうなるかな？
その通り。23gまで水蒸気は入れるから、11.5gの水はすべて蒸発して水蒸気になるね。
(青の丸は水蒸気)
このようになり、
最大で入れる水蒸気量(飽和水蒸気量)は23gなのに対して、
11.5gの水蒸気が入っていることになるね。
グラフにすると↓のような感じ。
この状態を「湿度50%」というんだ。
水蒸気が入れる限界の(飽和水蒸気量の)ちょうど半分入っているから、湿度50%なんだね。
これを公式で見てみよう。
飽和水蒸気量が23gで
(実際に入っている)水蒸気量が11.5gだね。
湿度を求める公式
にあてはめると
となるね。これを計算して
湿度＝50
湿度は50%とわかるんだね！
次に湿度が100%になる場合を見てみよう。
同じように、気温25℃で考えるよ。
25℃の飽和水蒸気量は23gだったね。
つまり、23gの水が水蒸気になれるんだね。
では今度は、さっきの倍の23gの水をこぼしてみよう。
これらが全て水蒸気になると、下の図のようになるね。
うん。グラフで表すとこのような感じだね。
入れる限界まで水蒸気が入っているから、湿度が100%なんだね。
公式で表すとこのようになるよ。
湿度＝100%だね。これが湿度の考え方だね。
水蒸気が増えれば湿度が増えるんだね。
でも先生、湿度100%でさらに水が増えるとどうなるの？
このような場合だね。
このような場合は、水がこれ以上水蒸気にならないから、こぼれた水は蒸発できないよ。
蒸発しようとしてもできないから、日常生活の場合は露として葉についたり
霧として空気中に浮かぶんだよ。
(霧は水蒸気ではなくて、水が空気中に浮かんでいるんだね。(目に見えるもんね))
2. 湿度の計算
① 湿度の計算問題
では湿度の計算問題を例題として解きながら考えていこう。
(1) 気温26℃で1m3中の水蒸気量が8.5gの空気の湿度
を求めてみよう。
湿度を求める公式は
だったね。
まずは空気中に含まれている水蒸気の量を考えよう。
これは問題文にあるとおり、8.5gだね。
次には飽和水蒸気量を求めてみよう。飽和水蒸気量は表やグラフから求めることが多いよ。
この問題では表が与えられていて、26℃の飽和水蒸気量は24.4g/m3とわかるね。
これを計算すると
34.83606…
となり、湿度は約35%とわかるんだね！
これで湿度の計算の解説を終わるね。
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飽和水蒸気量の学習はここから
雲のでき方の学習はここから
