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北海道・道東に住んでます。
厳冬期に氷結していない川から湯気が上がることがありますが、何故でしょう?
まるで温泉のように、もうもうと湯気?が上がることもあり、周囲の木々が樹氷になって冷え込んだ朝はとても綺麗です。
これは水温と気温に差が有る時にでると言われていますが、何故空気が冷たいと湯気になるんでしょうか。

ちなみに暖かい道南地方では見た事は無く、釧路方面では夜に湯気が上がると、ちょうど運転席の目線の高さくらいが境界線になり下はクッキリ・上は真っ白なんて不思議な状況になることもあります。

分かる方がいらっしゃれば、教えてください。

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A 回答 (8件)

お礼のメッセージ有難うございました。


>>温度差が大きいと川面からの蒸発量が増えます。
>ここがちょっと難しいです。
この部分について回答してみます。
温度差が大きい媒体(この場合は相対的に温度が高い川の水と、放射冷却で温度が下がった地表面の空気)が接しています。
温度とは(一番単純な表現を用いますと)媒体を構成している物質の分子運動の激しさを表現した数値です。その温度を絶対温度といい、T(K:ケルビン)で表し、セルシウス温度目盛の℃の値に273(正確には273.15)を加えた値です。ー273(℃)はT=(-273)+273=0となります。その温度を絶対温度0度(K)といい、この状態は分子運動が全く停止することを意味しています。
逆に0℃(=273(K))や-10℃の温度では、それなりに分子運動が盛んであることを意味しています。
そこで、温度差があるということは、水の分子運動の激しさが、地表面の空気の分子運動より大変激しいことになります。
その激しさの差が大きいほど、水分子と空気分子(主に窒素分子と酸素分子をさす)が衝突した際、分子運動の激しさが一様になるように、激しい水から穏やかな空気へと伝わってゆきます。
それは運動の激しい水分子が、温度差が大きいほど多量に、水蒸気になって蒸発し、運動の激しさを平均化するように作用します。
 そのときには水から分子が蒸発熱としてエネルギーをもらって水蒸気になり、空気中に入ります。でも最初に述べたように冷気(窒素や酸素分子)に触れて熱を奪われ、集まって水滴になります。
水蒸気がエネルギーを奪われ限度に達すると、水蒸気としては存在できず、水蒸気同士がくっつきあって集まります。これが凝縮と言って液化すること、すなわち水滴となることを意味しています。
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この回答へのお礼

なるほど。少し難しかったですが大体理解できました。
自然はすごいですね。目に見えないミクロの世界で凄いことが、凄い勢いで起きているんだと感動しました。ありがとうございました。

お礼日時:2006/05/27 13:38

横から入るような回答で申しわけありません。



>>>冷たい空気は蓄えることのできる水分が少ないの・・・
>どうして少ないんだろう?体積が小さいから?

理科センスのあるとてもいい質問です。
とうのは、「温度によって空気が含む水蒸気量が違う」という説明がこの質問に答えにくいものとなるからです。上記説明は、本当は中学生が学びやすくするための方便なのです。これはこれで、目的に応じていていいと思いますが、この追加質問のように科学的につっこまれてしまうと答えづらいものになります。

そもそも「空気が水蒸気を含む」というのは、正しい言い方ではありません。スポンジに水を含ませて(蓄えて)、それが限界を超えると外に出てくるというようなイメージはわかりやすいものですが、実際はそうではないのです。

まず、霧、湯気というのは液体です。やかんからシュンシュンと吹き上がる湯気も液体です。一方、水蒸気は気体です。つまり、ご質問の現象は気体→液体という状態変化ということになります(他の方のご回答どおり)。

さて、そもそも水が固体→液体→気体となるのは何によるのでしょうか。圧力を考えなければ、温度の問題ですね。これがなぜそうなるかというと、分子は温度が高くなればなるほど元気になり、低くなればなるほど元気がなくなる性質を持っているからです。とりあえず温度=エネルギーと考えましょう。

水蒸気は、あるときにダーっと水から飛び出すものではありません。常に水面から空気中の空間へ水蒸気になっているのです。また逆に水蒸気も常に空間から水になっています。しかし、その温度が高ければ(元気がいいので)水蒸気になる方が多く、反対に水になるほうが少ないため、全体として水蒸気になるほうが多くなります。温度が低ければその逆ですね。その境目が飽和水蒸気量というものです。ビショビショで重くなったスポンジのようなものではありません。「水蒸気量」ということばも誤解を与えます。実際は「水蒸気密度」なのです。

このことは「空気が水蒸気を含んでいて、温度が下がれば含みきれなくなる」ということと似ているようで、実際は全然違うことなのです。空気のある空間や隙間が増えたり減ったりしているわけではありませんね。また、空間や隙間に余裕があるかないかということでもありません。
なお、「水の分子の元気さ」というのは「水の分子の飛び回りぐあい」と考えてもかまいません。
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これまでの回答で、凡そ空気中に小さな水滴が出来るメカニズムはご理解いただいていると思います。


ですので、小さな水滴が何故落ちてしまわないかとの疑問にお答えします。

結論から言ってしまえば、”水滴が小さすぎて落ちれない”からです。

空気も軽いと言え、酸素などの小さな粒子の寄せ集めです。これらの粒子は、目には見えませんが激しく飛び回っています。そして、軽くて弱い力とは云え、いろんな所にぶつかっています。
その、ぶつかる相手が湯気の様な小さな水滴の場合、それらの粒子にぶつかられた衝撃であちこちに跳ね飛ばされます(ブラウン運動)。
その為、小さな水滴は重力に引っ張られて落ちようとしているのに、進路を妨害されて(普通の速度では)落ちれなくなります。
雨粒などは落ちることが出来ますが、これはこの進路妨害を無視できるぐらい塊として重く、また表面積の割合が小さいからです。

しつこく書きますと、液滴が球形だとすると、体積(=重量)は直径の3乗に比例し、表面積は2乗に比例します。
すると、サイズが大きいほど目方が重くなり、周りから邪魔する力(=気体の粒子にぶつかられる度合い=表面積に比例)が小さくなります。
ですので、逆に小さいと周りの影響を受けやすくなるのです。

ちょっと乱暴なイメージで捕らえていただくとすると、セパレートドレッシングをゆるく振ると、すぐに分離してしまいますが、思いっきり激しく長い時間振りすぎると、油の粒が小さくなりすぎて濁ったまま、なかなか綺麗に液が澄んでこないイメージでなんとなく、解った気分になってもらえると思います。
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この回答へのお礼

なるほど!スッキリしました。
ありがとうございました。

お礼日時:2006/05/27 12:59
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この回答へのお礼

ありがとうございました。なるほど少し調べれば結構あるものですね。少し反省しました。

お礼日時:2006/05/27 12:56

飽和水蒸気量という考え方が一般的ですが水蒸気圧で考えることもできます。


例えば10℃の水は約1200パスカル、-10℃の氷は約250パスカルの水蒸気圧です。
どちらもこの圧力で水蒸気量が平衡することを示しています。

水面では1200パスカルに成るまで蒸発しますが、
空中に行くとその分の水蒸気を保有することができません。
250まで水蒸気圧を下げるために差分は霧に成ります。

暖かい湿った空気と冷たい空気が触れたときに霧が発生するのと同じ理屈です。
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この回答へのお礼

う~ん。難しいけど雰囲気的に分かります。(^^;)
ありがとうございました。

お礼日時:2006/05/25 23:17

すでにわかりやすい回答が出ていますが、



>これは水温と気温に差が有る時にでると言われていますが、

水温と気温が同じということは、1年中まずないと思います。
ただ厳冬期は、気温が氷点下に下がるのに、氷結していない水は氷点下にはならないので、かなりの温度差ができます。

そして、前の回答にあるように、冷たい空気は蓄えることのできる水分が少ないので、水面から出た水蒸気はすぐに冷やされて水の粒になる(霧になる)わけです。

夏も、温かい空気が大量の水分を含んでから冷やされれば、すぐ飽和してしまい、霧になります。
朝霧、夕靄とはいいますが、昼霧はありませんよね。

この回答への補足

ありがとうございました。
だんだん分かってきました。
でも、疑問も・・・

>冷たい空気は蓄えることのできる水分が少ないので・・・
どうして少ないんだろう?体積が小さいから?

>水蒸気はすぐに冷やされて水の粒になる・・・
氷になって落ちないの?
そういえば雲も水滴や氷の粒だと思いますが、どうして落ちてこないんだろう・・・ますます疑問が・・・

補足日時:2006/05/25 23:09
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天気が良いと放射冷却で、地面の温度が下がります(例えばー10度C)。

すると川を流れる水の温度が相対的に高くなり(湧き水が流れ込むところなどは、+10度C)北海道ではもっと地面の温度が下がると思います。温度差が大きいと川面からの蒸発量が増えます。
温度が低い空気は単位体積当たり含む事が出来る水蒸気の量(飽和水蒸気量)が少ないので小さい水滴になってしまいます。
それが湯気となって見えます。因みに水蒸気の時は分子が小さいので見えません。露天(水蒸気が水滴になる温度)以下になると水蒸気が水滴になる(分子が沢山結合して大きな粒子である水滴になる)のです。気温が低いと湯気が上に昇る事が出来ず、漂います。それが川霧です。
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この回答へのお礼

詳しい説明をありがとうございました。
でも、ますます疑問が増えてしまいました。 (^^;)

>温度差が大きいと川面からの蒸発量が増えます。
ここがちょっと難しいです。

>小さい水滴になってしまいます
水滴になった瞬間に氷結して落下しないのでしょうか?

お礼日時:2006/05/25 23:03

川霧ですね。


温度が低い気体は、中に水分を蓄えることができません。
飽和水蒸気量というのですが、そうすると川から蒸発した水分が粒になり、目に見える状態になります。
これが湯気、霧の正体です。
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この回答へのお礼

早速ありがとうございました。
よく分かりました。

お礼日時:2006/05/25 22:57

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ですから、北海道の冬の海岸では、気温がマイナスになると海からたくさんの湯気が発生するので、「ボー」っと見ていると海が温泉のようにとても温かそうに思ってしまいます。(毎年、北海道以外のところから来られた酔っぱらいが温かそうだからと海は入ってしまう方が何人かいるそうですが・・・)

水は常に蒸発しています。
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ですから、蒸発した水蒸気が露点以下の状態になることで湯気なるわけですね。(先ほど北海道の例のようにお湯じゃなくても湯気?は発生します。)

>分からないのは風呂上がりなどで体から出る湯気なんです。
>タオルで拭いて水は付いてないのにどうして湯気が出るんでしょうか。
本当に、水は付いていないのですか?
つまり、皮膚は乾燥している状態なのですか?
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さらに、風呂上がり状態は、かなり体温が上がっているはずです。そのため、体温を落とすために汗腺が開いてそこから汗を出そうとします。
場合によっては、汗腺から出た汗が直接水蒸気となり、周りの冷たい空気に触れることにより湯気となります。

feiさんの場合は、この場合に当てはまると思いますよ。
では、参考にしてみてくださいね。

「湯気」とは、水蒸気が露点以下の状態になることで凝固し、小さな粒の水滴になる状態のことを言うのですね。

ですから、北海道の冬の海岸では、気温がマイナスになると海からたくさんの湯気が発生するので、「ボー」っと見ていると海が温泉のようにとても温かそうに思ってしまいます。(毎年、北海道以外のところから来られた酔っぱらいが温かそうだからと海は入ってしまう方が何人かいるそうですが・・・)

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Q外で湯気がみえる温度は

家の中でお湯を使用した時に、外の外壁の穴から出てくる湯気が人目に見てわかるのは
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子供が宿題を出されたのですがよくわからなくて。

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Aベストアンサー

私にもよくわかりませんが、、、

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一般的に言われています。
http://weather.jal.co.jp/seasonal/12/seasonal_12f.html

ので、穴から出てくる湯気の気温や湿度が人間の吐く息と同程度であれば13℃以下くらい、
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Qなぜ100度になっていない水も蒸発するのでしょうか?

中一の子供に
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と聞かれました。
どなたか中学生にもわかるように、説明していただけるかたいらっしゃいませんでしょうか!(自分もそういわれると、気になってしょうがなくなりました・・笑)

Aベストアンサー

 「今日はじめじめしてますね」とか、「異常乾燥注意報発令中」とか聞いたことありませんか? どれも、湿度つまり空気中の水蒸気の量を問題にしている言い方です。もっと直接的には「今日の○○時の湿度は△△%程度です」などという表現をすることもあります。

 この湿度というのは何を基準にしているかというと、その時の温度で、空気中に存在することが可能な水蒸気量です。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるというわけです。

 さて、液体の水は、互いに結びついて完全に固くはならない(氷にはならない)けれど、完全に切り離されてばらばらにもならない(水蒸気にならない)状態にある水の「分子」の集まりです。この集まりの中には、ちょっと"元気な"分子もいて、中には空気中に飛び出してしまうものがあります。一方、空気中の水蒸気の中にはちょいと"元気"がなくなって、"おとなしくしている水"の仲間に加わるものもあります。

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