相対湿度について

相対湿度はある温度で大気中に含まれる水蒸気の圧力（水蒸気分圧）を
その温度の飽和水蒸気圧で割ったものであると思い込んでいたのですが、
高温の場合はどうなるのでしょう。
たとえば、標準大気圧下において乾球温度が100℃超え飽和水蒸気圧が
大気圧を超えてしまうような場合は
相対湿度＝水蒸気分圧／大気圧×１００
と考えて良いのでしょうか？

No.1 回答者： debukuro 回答日時： 2009/06/22 08:47

水蒸気圧/飽和水蒸気圧

です

No.2 回答者： okormazd 回答日時： 2009/06/22 10:03

>その温度の飽和水蒸気圧で割ったものであると思い込んでいた

のでいいのではないですか。
突然、
>相対湿度＝水蒸気分圧／大気圧×１００
になるのですか。
相対湿度＝水蒸気分圧／飽和水蒸気圧×１００
でいいではないですか。
何か困ることでも・・・。

この回答へのお礼

>相対湿度＝水蒸気分圧／飽和水蒸気圧×１００
>でいいではないですか。

やっぱり、そうですか．．．なにか混乱してしまって。

例えば１気圧(1013hPa)上でDB120℃の時、飽和水蒸気圧は約2020hPaだから
相対湿度の約50%で最大、それ以上はありえない、が正解なんですね。

。

お礼日時：2009/06/22 11:53

No.3 回答者： htms42 回答日時： 2009/06/22 11:49

湿度という考え方は日常生活を前提にしたものです。

その大気の中で人が生活する時に必要なものです。
そういう前提を離れて混合気体について湿度を定義するのであれば日常の感覚と合わない部分も出て来るようになります。ご質問はこの感覚の食い違いについてのものだろうと思います。

＞相対湿度はある温度で大気中に含まれる水蒸気の圧力（水蒸気分圧）をその温度の飽和水蒸気圧で割ったものである

これは大気中と言っていますから日常的なイメージで考えています。
やかんでお湯を沸かしていて沸騰しているとします。沸騰が起こっていますから蒸気圧は大気圧を超えています。でもこの蒸気圧の値は沸騰の起こっている場所だけのものです。温度の高いのもやかんの付近だけです。生じた蒸気が周囲に広がればどんどん圧力が下がっていきます。それが日常で起こることです。高温の水と蒸気はやかんの中でしか存在していないのです。やかんの外でもこの高温を維持しようとすればやかんと加熱装置を密閉した空間の中に入れないといけません。そのときはもはや大気と言う考え方は当てはまらなくなっています。空気と水蒸気の混ざった気体が充満している空間があるだけです。大気という言葉が使えなくなれば大気圧という言葉も意味を失います。ただ混合気体の全圧という量があるだけです。加熱を続けていけばこの全圧がどんどん高くなっていきます。２気圧にでも３気圧にでも１０気圧にでもなることが出来ます。もはや大気ではないのですから違和感もないはずです。
大気という言葉を使う限り、閉じた空間は考えていません。外部とつながった開放系で考えています。

全体を加熱していけば液体の水が残っている限り蒸発が続きます。
液体の水がなくなれば蒸気の量は増えなくなります。ただ温度だけが上昇していきます。この時の蒸気圧をその温度での飽和蒸気圧で割った量は計算できますが湿度という理解をしていいのかどうかは別問題です。

参考　密閉空間で全体を一様に加熱していく場合、液体の水が残っていても沸騰は起こりません。液面に接している気体の圧力は常に蒸気圧よりも空気圧の分だけ高くなっているからです。

この回答へのお礼

ありがとうございます。
何か違和感を感じますが、割り切って考えます。

お礼日時：2009/06/22 13:48

No.4 ベストアンサー 回答者： lycaon 回答日時： 2009/06/22 13:00

【1】物質の蒸気圧は周囲が何気圧だろうが無関係に、温度だけで決まります。

水蒸気圧に対するアントワンの式（常用対数表示）：
log<10>Ｐ[kPa]＝7.0641－1650.4/(Ｔ[℃]＋226.27)

T=120℃ の場合は上式に代入して
log<10>Ｐ[kPa]＝2.2979　→　Ｐ[kPa]＝10＾2.2979＝199ｋPa・・・(1)
これは確かに1気圧（＝101.325kPa）を超えています。

【2】全圧1気圧：
乾燥空気94％と水蒸気6％の混合ガスの全圧が１気圧で、温度が 120℃の場合。
水蒸気分圧は 0.06気圧＝0.06*101.325＝6.080ｋPa
相対湿度は
100*6.080ｋPa/199ｋPa＝3.05％

乾燥空気40％と水蒸気60％の混合ガスの全圧が１気圧で、温度が 120℃の場合。
水蒸気分圧は 0.60気圧＝0.6*101.325＝60.80ｋPa
相対湿度は
100*60.80ｋPa/199ｋPa＝30.5％

乾燥空気4％と水蒸気96％の混合ガスの全圧が１気圧で、温度が 120℃の場合。
水蒸気分圧は 0.96気圧＝0.96*101.325＝97.27ｋPa
相対湿度は
100*97.27ｋPa/199ｋPa＝48.9％

水蒸気100％の全圧が1気圧で、温度が120℃の場合。
水蒸気分圧は 1気圧＝101.325ｋPa。
100*101.325ｋPa/199ｋPa＝50.9％
（1気圧120℃では、全部水蒸気でも相対湿度を100％にできませんね・・・）

【3】全圧10気圧：
乾燥空気40％と水蒸気60％の混合ガスの全圧が 10気圧で、温度が 120℃の場合。
水蒸気分圧は 6.0気圧＝6.0*101.325＝608.0ｋPa

ところが 120℃の飽和水蒸気圧は、(1)より199ｋPa。(☆)
120℃の混合ガス中に199ｋPa以上の水蒸気は存在できず、608.0ｋPa－199ｋPa分の水蒸気は液相の水に戻ってしまいます。
戻ってしまったあとの水蒸気の圧は 199ｋPa(★)。
この混合ガスの相対湿度は
100*199ｋPa(★)/199ｋPa(☆)＝100％

【4】絶対湿度（おまけ）：
すぐ上の場合、全圧は10気圧なので、飽和空気中の乾燥空気は 1013.25ｋPa（10気圧）－199ｋPa＝814ｋPa。
この混合ガスの絶対湿度は、（水と空気の分子量換算して）
（199ｋPa/814ｋPa）*（18/29）＝0.151　[kg-H2O/kg-乾燥空気]
です。

この回答へのお礼

詳しく解説していただき
ありがとうございます。

お礼日時：2009/06/22 13:56

No.5 回答者： ch3oh 回答日時： 2009/06/22 13:48

＞やっぱり、そうですか．．．なにか混乱してしまって。

　まだ混乱していますね。

＞例えば１気圧(1013hPa)上でDB120℃の時、飽和水蒸気圧は約2020hPaだから
＞相対湿度の約50%で最大、それ以上はありえない、が正解なんですね。

　おっしゃることを式にすると
　相対湿度＝１気圧／飽和水蒸気圧
となりませんか？