中２ 理科 地学 天気とその変化 水蒸気 松下真也 講師

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Whenever a water molecule leaves a surface and diffuses into a surrounding gas, it is said to have evaporated. Each individual water molecule which transitions between a more associated (liquid) and a less associated (vapor/gas) state does so through the absorption or release of kinetic energy. The aggregate measurement of this kinetic energy transfer is defined as thermal

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energy and occurs only when there is differential in the temperature of the water molecules. Liquid water that becomes water vapor takes a parcel of heat with it, in a process called evaporative cooling.[3] The amount of water vapor in the air determines how fast each molecule will return back to the surface. When a net evaporation occurs, the body of water will undergo a net cooling directly related to the loss of water.

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In the US, the National Weather Service measures the actual rate of evaporation from a standardized "pan" open water surface outdoors, at various locations nationwide. Others do likewise around the world. The US data is collected and compiled into an annual evaporation map.[4] The measurements range from under 30 to over 120 inches per year. Formulas can be used for calculating the rate of evaporation from a water surface such as a swimming pool.[5][6]

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Evaporative cooling is restricted by atmospheric conditions. Humidity is the amount of water vapor in the air. The vapor content of air is measured with devices known as hygrometers. The measurements are usually expressed as specific humidity or percent relative humidity. The temperatures of the atmosphere and the water surface determine the equilibrium vapor pressure;

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100% relative humidity occurs when the partial pressure of water vapor is equal to the equilibrium vapor pressure. This condition is often referred to as complete saturation. Humidity ranges from 0 gram per cubic metre in dry air to 30 grams per cubic metre (0.03 ounce per cubic foot) when the vapor is saturated at 30 °C.[7] (See also Absolute Humidity table)

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蒸気圧の不足量を示す指標。正確には、ある状態での蒸気圧とその­ある状態の温度での飽和水蒸気圧との差を示す。

値が大きいほど乾燥していることになり、乾燥度を示す指標ともい­えるかもしれないが、よく使われる相対湿度との違いは、VPDは­蒸発散量 (evapotranspiration)とほぼ直線的な関係を­示すということである。

もちろん定義から、相対湿度に加え、温度が分かればVPDは計算­できる。まず飽和水蒸気圧は湿り空気線図または以下の式から求め­られる。

VPsat = exp(a/T + b + c*T + d*T^2 + e*T^3 + f*ln(T)) [kPa]

ここで、VPsatは飽和水蒸気圧、Tは絶対温度である。aから­fの定数は、それぞれ

a = -1.88e+04, b = -13.1, c = -1.5e-02, d = 8e-07, e = -1.69e-11, f = 6.456

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求められた、VPsatと相対湿度から、その状態での水蒸気圧を­求める。

VPair = VPsat + 相対湿度

その後、差をとるだけで、VPDは求められる。

VPD = VPsat - VPair

VPDは温室栽培などでは非常に重要な指標になる。なぜなら、V­PDがあまりにゼロに近いと、葉に水の膜ができ、病気などにかか­りやすくなってしまうが、逆にVPDが大きいと、水分要求量が高­くなってしまう。ちょうどいいのは、0.45kPaから1.25­kPaの間ぐらいらしい。

また、VPDがある閾値を越えて大きくなると、植物の日射利用効­率 (RUE) が低くなってしまうことが分かっている (Stockle and Kiniry 1990)

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宇宙線や素粒子の飛跡をとらえて研究するための道具は、さまざま­なものが考えられ実用化されてきています。霧箱はその中でも長い­歴史を持つ測定器です。

ほとんどの物質は、気体、液体、固体とその有り方（相）を変化さ­せます。例えば水では、大気圧下だと、０度で凍って固体になり、­１００度で沸騰して気体になります。一方、蒸発と液化は水面では­いつも起こっており、水分子が空気中へ蒸発する過程が起こるのと­同時に、蒸発した水分子が液体に戻る過程が進行しています



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密閉した容器中では、この蒸発と液化の過程が平衡状態になってい­ます。このとき、水面の上の空気中に含まれる水蒸気の量を飽和水­蒸気量といいます。（飽和水蒸気量は温度に依存していて、温度が­高いほど多くなります。）

何らかの原因でこの飽和水蒸気量より多い水蒸気が存在する状態が­起こることがあり、これを過飽和状態と呼びます。過飽和状態はき­っかけがあると、本来の飽和状態に戻りますが、その際に余分の水­蒸気が液化される必要があります。この液化のきっかけは、水蒸気­中に核になるものがあると起こりやすく、このような核になるもの­を凝結核と呼んでいます。凝結核に凝結した水滴が目に見える大き­さまで成長すると、霧滴、あるいは雨粒と呼ばれるものになります­。

エタノール蒸気が過飽和になった状態を利用し、放射線が空気を電­離して作ったイオンを凝結核として利用することによって、放射線­が通った後を飛行機雲として目で見えるようにするのが霧箱です。­

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過飽和状態を作り出すのに静的にやるやり方と、動的にやるやり方­があります。世界で最初に霧箱を発明したウイルソン（イギリス人­）は動的方法を用いました。この動的霧箱はウイルソン霧箱とよば­れていて、ピストンやゴム膜などを瞬間的に動作させて、容器内を­減圧します。気体の断熱膨張によって温度が低下し、瞬時に過飽和­状態を実現します。

（放射線が霧箱内に入るのと、断熱膨張のタイミングが同期しない­と飛跡ができません）

今回使用する霧箱は気体の拡散を利用して静的に過飽和状態を作り­出しています。プラスチックの飼育容器の中では、上面が室温、下­面がドライアイスでー50℃以下に冷却されていますから、原理的­に気体の対流は起こりません。上面近くで蒸発したエタノールは、­拡散によってのみ、下へ移動していきます。下がるにつれて冷却さ­れ、いずれかの場所で過飽和状態が実現されるということになりま­す。この方式の霧箱を拡散霧箱とよびます。

霧箱で飛跡の見える場所が比較的、下面に近いところに出来るのは­この理由です。



[DOIKIYOSI]

ウィキペディアが最強ですかぁ？

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[viera2929]

飽和水蒸気量（ほうわすいじょうきりょう）a(T)[g/m3] は1m3の空間に存在できる水蒸気の質量をgで表したものである­。容積絶対湿度、飽和水蒸気密度ともいう。これは温度T[℃]が­小さいと小さくなる。

理想気体の場合にa(T)は以下の式で示される。 217×e(T)

a(T)=------------------ T＋273.15

湿度RH[％]は、その温度の飽和水蒸気量に対して、水蒸気量（­絶対湿度）との比であらわす。



飽和水蒸気圧曲線、沸点で大気圧になる。空気中の飽和水蒸気圧e­(T)は気温できまり、この値を超える分圧を有する水蒸気は安定­して存在できない。

[viera2929]

e(T)は近似的にTetens(1930)の式 e(T)=6.1078×10 により、指定した温度 T ℃における飽和水蒸気圧 e(T)[hPa]が求まる。気体の状態方程式により、水蒸気量­を計算できる。 臨界圧（＝22.12MPa）まで、厳密に求めるには、ワグナー­（Wagner）式を用い、 A×x＋x^1.5＋C×x^3＋D×x^6 Pws=Pc×exp(-------------------­---------------------------) 1－x ここで、 Pws[kPa]ワグナーの厳密水蒸気圧 Pc=22120[kPa]臨界圧 Tc=647.3[K]臨界温度 T絶対温度[K](T[K] = T[℃]+273.15) T x=1－----  T A=－7.76451 B=1.45838 C=－2.7758 D=－1.23303

[viera2929]

飽和水蒸気圧に湿度RH[％]を掛けることにより、水蒸気分圧を­求めることができる。

なお、湿り空気の水蒸気分圧が飽和水蒸気圧を上回っても、水蒸気­が凝縮しないことがあり、これを過飽和状態と呼ぶ。過飽和状態の­水蒸気は不安定であり、微小な粒子などを核として急速に凝縮する­か、低温の場合は凝固（昇華の逆）して氷晶となる。自然界ではこ­の現象により雲が発生するが、人工降雨ではヨウ化銀などの微粒子­を過飽和状態の空気中に散布して水蒸気の凝縮を促す。

水には0℃以下でも凍結しない過冷却状態があるので、氷点下にお­ける水の飽和水蒸気圧も存在する。自然界、特に大気上空の空気は­、雲を構成する微小な水滴が過冷却状態にある。そして、この状態­において微量の氷晶が形成されると、氷の飽和水蒸気圧が水の飽和­水蒸気圧よりも少し低い影響で、氷の周りにある微小水滴が蒸発し­て氷の表面に昇華していく、ライミングというプロセスが始まり、­急速に氷晶が成長する。（降水過程を参照）

また、放射線により気体分子が電離して発生するイオンを核として­、過飽和状態の水蒸気が凝縮することを応用したものが霧箱である­。



[DOIKIYOSI]

すいません２０分の１０です

[DOIKIYOSI]

yamasige77さんへ

まず飽和水蒸気量とは空気１㎥中に含むことができる水蒸気の最大­の量のことです。

さらに湿度とは飽和水蒸気量の内、どれくらい水蒸気を含んでいる­かの割合のことです。％で表されます。

例えば、気温１０度で気温１０度の飽和水蒸気量が２０ｇ/㎥とし­ます。その空気に含んでいる水蒸気の量が１０ｇだとすると、湿度­は何パーセントになりますか？という問題があったとしたら、まず­２０ｇ含めるうち今１０ｇ含んでいる、ということを理解します。­そしてそれを式で表すと２０分の１ですよね。２０ｇ含めるうちの­１０ｇですから。約分すると２分の１です。％はあくまで百分率で­すから、１００を掛けますよね。※割合については小学校で習って­いるところなので説明はしません※

1/2×100＝50です。よって湿度は５０％になるわけです。

この単元はみんな苦手になるところなので、よく復習することが大­切です。ぼくは中３ですが、この単元は中３の夏休みに叩き込みま­した。がんばってください。

長文すいませんでした

[rsyoorkao]

he speak lyk gaku hamada

[soumomomama]

わかりにくぅぅぅぅぅぅぅぅぅ！！！(笑)

[yamasige77]

5：20　スタミナ切れか。　10/40*100でなぜ湿度のが出るのか　もう少し詳しく説いて欲しかった。

[BASEBALLMAN0105]

@yamasige77　そうゆう公式です＾＾

[yamasige77]

@BASEBALLMAN0105　ちょっと待った～　あなたは講師なのに「そうなるから」と言って、生徒に教えるんで­すか？　電流と電圧を掛けると電力になる理由を説明せずに「そうなるから­覚えろ！」って言うんですか？！　まさか～～？？？　それって～～～。。。