親子におすすめの新型プラネタリウムとは?

「汗をかくとそれが蒸発する際に熱を奪って体温を下げる」という話を子供にしたのですが、それよりも前に「やかんの水は100度に熱すると気化(蒸発)する」という話をしていたため、「100度でないのに何で蒸発するのか」という突っ込みをされました。勉強してこなかった罰あたりですが、わかりやすく子供に教えるにはどう答えるべきでしょうか?無い知恵を絞って推測するに、もともと水分は、周辺の空気が含むことができる許容量までは蒸発してしまう性質がある?(そういえば空気が冷えると乾燥し、暖かくなると湿気が多くなりますが、ということは99度まで気温が上がれば湿気は最高潮に膨らみ、100度になると一気に気化して、さっぱり(?)するのでしょうか?これは余談ですが)

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水分定量」に関するQ&A: 水分定量について

A 回答 (6件)

「飽和水蒸気圧」がポイントになります。



たとえば、コップに水を入れておきます。この時、コップの中の水は時間と共にどうなるでしょうか。これが待てない場合は、水滴を落として、時間と共にどうなるのかを見れば良いかと思います。
逆に、空気中に水蒸気(水)があること証明するためには、氷水を用意します。すると水滴がつきますよね。この水滴はどこから来たのでしょう?

というような感じで、答えを言わずに引き出す形でお話してはどうでしょうか。
大体の事象は「平均化しようとしてる」「安定しようとしている」と考えれば説明がつきます。今回の水蒸気の話もそうです。平均化しようとする動きがなければ、水面付近が飽和水蒸気量に達して安定してしまうので、例に挙げたコップの水も大幅に減ることはないでしょう。逆に、風が吹いて飽和水蒸気量から極端に離れて(つまり、乾燥して)しまえば、「飽和ししたいよう」とせっせと蒸発します(これが扇風機の前が涼しい理由です)。

参考URL:http://www.s-yamaga.jp/nanimono/taikitoumi/kukic …
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この回答へのお礼

子供へ質問を投げかけて考えさせるのに大変参考になります。扇風機の前が涼しい理由も面白いです。大体の事象は「平均化しようとしてる」「安定しようとしている」、という点がポイントですね。大変ありがとうございました!

お礼日時:2007/08/25 23:25

この質問で、私が中学のころ PH の大小がなんであるのか理解できなかったのを思い出しました。

化学の教え方の問題だと思うのですが、定性的な表現をしているのに実際には定量的な現象であることが多いのです。

つまり、水といった水分子の集合があって、その平均的な「元気の良さ」が温度なんですが、なかには特に元気な分子が少なからずあって、それは水という集合から飛び出す、つまり蒸発したりする訳です。逆に、空気中にも水分子があって、元気がないものは、例えば水があったりするとそこに飛び込んでしまうことになります。

マクロで見れば、水がコップに入っていて、空気中の水蒸気(水分子)が飛び込む方が多いか、コップの水から飛び出すのが多いか。もしコップから飛び出す方が多ければコップの水の量は減るでしょうし、逆であれば増えます。もしも同じだったら水の量は変化しません。ここで水の量が変化しないからと言って蒸発はしていない、というのは厳密には間違いで、蒸発しているのと入ってくる量が同じなので、水の量が変わらないというのが本当のところです。

さて質問に戻って、100度、というのは確かに水分子が水という形でいることができなくなる温度なのですが、100度というのはあくまで平均の温度であり、水分子それぞれの「温度」ではないのです。もし、やかん内の全ての水分子が同時に100度になったとしたら、それまでまったく蒸発する気配が全くなかったのに、突然、爆発的に蒸発することになるでしょうね。でも実際には温度があがると段々蒸発する量が増えてきますよね?氷も昇華によりやせますが、この説明も出来なくなってしまいます。

この考え方は、例えば塩が水に溶けるのは、なぜ一気に溶けてしまわない(混ぜる必要がある)のか、あるいは逆に、大きな塩の結晶をつくるにはどうすればいいのか、という現象を理解するのと共通するものがあると思います。また分子の運動を良く考えれば、なぜ気化熱という現象が生じるのかも説明できると思います。そして PH の大きさの違いも理解できるというものです。

とまあ、書いてみましたが、きっとこれをちゃんと理解したからといって科学の成績が上がる訳ではないんだよなぁ、とついつい要らぬ事を考えてしまいました。
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この回答へのお礼

空気中にも水分子があって、元気がないものは、例えば水があったりするとそこに飛び込んでしまうことになります、のご説明は大変新鮮でした。コップの水は乾燥する一方だと思っていましたが、元気のない空気中の水分子がコップに飛び込んでくるなんて、絵でイメージするととっても面白いです。大変参考になりました。子供と話してみます。ありがとうございました!

お礼日時:2007/08/25 23:35

1気圧の下で、100度Cで水は沸騰し激しく(急激に)水蒸気になるとくこと(薬缶の沸騰水は一部は水のままで残り、やがて全て蒸発してなくなります)


他方、氷(固体の水)、水(液体の水)でも、常に表面から蒸発しています。主に表面付近の温度と湿度に大きく影響されているでしょう。洗濯物を干して乾かすというのをご存知ですね。空気と接した部分からどんどん水分が蒸発して乾燥していきます。風が強いと速く乾燥するのは、洗濯物の水(水分)付近の、蒸発して湿気を帯びた空気が吹き飛ばされて、常により乾燥した空気が接するようになるからより早く乾燥するわけです。洗濯物の例が分かりやすいのでは?

なお、空気に水(水蒸気)がどれだけ溶け込むことができるか、温度高ければより多の水が溶け込みますが、これ以上溶けないというのが飽和状態です。この状態では空気はそれ以上水分を含めません。飽和状態では余分な水分が窓ガラス等に露決しやすくなります。
(溶け込むというのは分かりやすくいった表現で正式のものではありません)
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この回答へのお礼

洗濯物の例、大変分かりやすいです。風の強さに応じて乾燥のスピードも変わりますものね。ありがとうございました!

お礼日時:2007/08/25 23:32

水とはH20の分子が液体の状態で安定して存在している状態です。

安定、といってもそれぞれの水分子(たくさんの玉のようなものをイメージするといいかと思います)が自分の持っているエネルギーで衝突しながら動いています。それぞれの水分子の速さは平均すれば温度に比例しますが、厳密にはそれぞれバラバラです。特に速いものもいれば遅いのもいます。温度が高くなればなるほど、速いものの割合が多くなるんです。

もし、周りから何も力が加わらなければ動きまわっている水分子は瞬時にバラバラに遠くへ飛んで行ってしまうはずです。でもそうならないのは、空気と触れている部分にも力(=大気圧)がかかっていて、それが水を水の状態に押し下げているからです。これならずっと維持できると思うでしょうが、さっきほど述べたように個々の水分子の速さはまちまちです。たまたま急に速くなったやつがいれば、それは大気圧を押しのけて空気中に飛んで行ってしまいます。これは100度以下でも常に起こっています。これを「蒸発」と言います。飛んで行ってしまうということは、その分エネルギーを失います。つまり汗が蒸発すると、体の体温(エネルギー)を持っていくのです。

100℃になったらどうなるか?水分子の平均速度が大気圧を押し返すだけの力をもつ状態になります。すると、「沸騰」がおこり、激しい蒸発が起こり始めるのです。蒸発は液体の表面からしかおこりませんが、沸騰は液体の内部からも起こります。

空気が冷えると乾燥しやすくなるのは、そのような理由もあると思います。平均温度が高ければ高いほど、蒸発も起こりやすくなるのは当然ですよね。ただ、湿度は温度と必ずしも比例関係にあるわけではないです。日本の夏は湿度が高いのでじめじめしている分性質が悪いんですがね。
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この回答へのお礼

「それぞれの水分子の速さは、特に速いものもいれば遅いのもいます」という点が子供にもわかりやすそうです。(エネルギーの大小があるのは、ちょっと人間社会と似ているなと思いました。)自分がいかに学校で勉強してこなかったかが恥ずかしいですが、大変ためになりました。ありがとうございました!

お礼日時:2007/08/25 23:29

水や氷は通常、水蒸気と共存します。

その水蒸気の圧力は温度とともに上昇し、100℃において1気圧になります。つまり、水蒸気圧が1気圧になる温度が沸点であるということです。
沸点よりも低い温度でも、蒸気圧が0でない限りは水や氷は気化します。例えば常温での水蒸気圧は30分の1から40分の1気圧程度ですので、気化は起こります。もちろん、温度が高い方が気化は起こりやすいといえるでしょう。
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この回答へのお礼

蒸気圧がゼロでない限り、100度でなくても水は蒸発(気化)するのですね。ありがとうございます!

お礼日時:2007/08/25 23:21

100℃になると「沸騰」しますが、水は普段から蒸発しています。


水の分子は温度が上がると元気になり、水面から飛び出していきます。
つまり蒸発します。
100℃になると、飛び出していく力が気圧に勝ってしまうから沸騰します。標高の高いところでは低い温度で沸騰するのはこのためです。

この回答への補足

早速ありがとうございます!わかりやすいです。気圧よりも元気になるんですね。もしよろしければ「普段から蒸発している」の部分に補足をお願いできませんでしょうか?もともとそういう性質ということでしょうか?よろしくお願いいたします。

補足日時:2007/08/22 00:57
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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
「水は100度で蒸発するって習ったけど、部屋や外に置いてある水が、沸騰してないのに、ちょっとずつ蒸発してるのはなんで?」
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。

 このような性質を持つ水を、空気といっしょに密閉容器に半分くらい入れて温度が一定の状態に保ってみましょう。最初は水蒸気がなかった、つまり完全に乾燥した空気があるとします。初めのうちは、水の中の"元気者"がどんどん出て行って空気中に広がり、湿度が上がっていきます。空気には含むことができる水蒸気の量に限界があるので、そのうち容器の中の空気は水蒸気でいっぱいになってしまいます。湿度100%です。こうなってしまうと、後は、ちょいと"元気がなくなって"水に戻る分子と"元気よく"水から飛び出す分子の割合が等しくなって、見かけ上何も変化が起こらなくなります。

 密閉容器の場合は、上記のようになりますが、水が部屋や外にある場合は、空気は大量にありますしどんどん入れ替わりますから、周囲の空気の湿度が何かの理由で100%にならない限り、水からは分子が逃げ出す一方になります。そのために、からっとした季節には、雨上がりにあった水たまりがいつの間にか蒸発してなくなったり、洗濯物がよく乾いたりするわけですね。逆にじめじめした季節には乾きが悪くなります。

 ちなみに、水は1気圧のもとで100℃で沸騰します。このときも蒸発は起こっていますが、水の表面ではなくて内部でいきなり気体になる(この現象を「沸騰」と呼んでいます)分子の方が圧倒的に多くなるので、目立たなくなります。

("元気"のような擬人的な表現を使いましたが、本来は"運動エネルギー"のような物理用語を使わなければいけません。中学生にもわかるように、ということですので、敢えて"禁断の"表現法を使いました。)

 「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(...続きを読む

Q水の自然蒸発について

水を熱すれば熱エネルギーを得て沸騰し水蒸気になるのはわかるのですが、
垂らした水が自然に蒸発して水蒸気になるのがわかりません。
熱エネルギーを得て水蒸気になる過程で沸騰は伴わないのですか?

Aベストアンサー

あなたが勘違いされているのは、水蒸気と水滴をごっちゃにしておられるのではないでしょうか?
水蒸気は気体です。目に見えません。
これが凝縮すると水滴になります。
雲は水滴の集合です。目で見えます。

>水は0度以下で固体、0~100までが液体で、100度以上で気体・・・と習った

この考え方は基本的には正しいのですが、ちょっと誤りがあります。
それは、「液体は(時には固体も)すべて蒸気圧を持つ」ということです。
下の表を見てください。
http://www.sotodan.com/library/Goff.html

水は5℃で6.54mmHgの蒸気圧を持ちます。
これは大気圧760mmHgのもとで、0.86%・・・言い換えると空気1m3中に、7gの水蒸気を
含むことができるということです。
(7g含んだ状態を相対湿度100%といいます)

30℃になると、31.83mmHgの蒸気圧を持ちます。
これは大気圧760mmHgのもとで、4.19%・・・
言い換えると30gの水蒸気を含むことができるということです。
(30g含んだ状態を相対湿度100%といいます)

つまり水は100℃になるまで、絶えず蒸発しているのです。
100℃になると水の蒸気圧は760mmHgになり、100%水蒸気になります。
この状態が沸騰です。

前記の表はわかりにくいので、グラフを付けておきます。
このグラフは空気中に含むことができる水蒸気の量をg/m3で表しています。
http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/shitsudo1.html

参考URL:http://www.sotodan.com/library/Goff.html

あなたが勘違いされているのは、水蒸気と水滴をごっちゃにしておられるのではないでしょうか?
水蒸気は気体です。目に見えません。
これが凝縮すると水滴になります。
雲は水滴の集合です。目で見えます。

>水は0度以下で固体、0~100までが液体で、100度以上で気体・・・と習った

この考え方は基本的には正しいのですが、ちょっと誤りがあります。
それは、「液体は(時には固体も)すべて蒸気圧を持つ」ということです。
下の表を見てください。
http://www.sotodan.com/library/Goff.html

水は...続きを読む

Q水の蒸発速度について

熱平衡、T℃、大気との接触面積A、の条件下でビーカーに入っている
体積Vの水の蒸発速度を求めるにはどうしたら良いのでしょうか?
或いは水の残りの量によって蒸発速度は異なるのでしょうか?
このための式などがありましたら教えて下さい。

Aベストアンサー

水の近傍では空気は対流がなく、水蒸気は拡散だけで移動します。温度は一様とします。この薄い層での水蒸気分圧eは表面からの距離だけに依存し、水蒸気密度ρの分布も同様となります。
ここで水の表面に垂直にx軸をとりますと、x軸に垂直な平面dFをdt時間に通過する水蒸気の質量dmはFickの拡散法則により、
dm=D(dρ/dx)dFdt...(1)
となります。こうした条件でならFickの式が蒸発速度を決めるのです。水の体積や残りの量には依存しません。ここでDは拡散係数で温度と空気の圧力に依存します。空気中の水蒸気分圧eは、
e/ρ=RT/18...(2)
となります。但し水の分子量を18でいれているので、ρはg/ccの単位です。
(2)から
dρ/dx=(18/RT)(de/dx)...(3)
ですから(1)は
dm=D(18/RT)(de/dx)dFdt...(4)
となります。
蒸発が定常的としたので、このdmがまさに水の表面dFの部分からdtの間に蒸発する水の質量に等しくなります。蒸発速度をVとすれば、V=dm/(dFdt)ですから、
V=D(18/RT)(de/dx)...(5)
となります。Dについては
D=0.241(T/288)^(1.75) (760/P) cm^2/s (Pは空気圧をmmHgで測定)
だそうです。(これも古いデータです。)ちなみに水の上の薄層の厚さは無風で12 mm程度、3 m/sの風で4-5 mmだそうです。
Vを計算するには分圧の勾配de/dxが必要ですが、私が見たことのある古いデータでは26℃でde/dx≒5.8 mmHg/cm程度でした。D≒0.24とすれば、V=5-6 mg/cm^2/hになります。新しいデータはお確かめ下さい。

水の近傍では空気は対流がなく、水蒸気は拡散だけで移動します。温度は一様とします。この薄い層での水蒸気分圧eは表面からの距離だけに依存し、水蒸気密度ρの分布も同様となります。
ここで水の表面に垂直にx軸をとりますと、x軸に垂直な平面dFをdt時間に通過する水蒸気の質量dmはFickの拡散法則により、
dm=D(dρ/dx)dFdt...(1)
となります。こうした条件でならFickの式が蒸発速度を決めるのです。水の体積や残りの量には依存しません。ここでDは拡散係数で温度と空気の圧力に依存します。空気中の水蒸気分圧e...続きを読む

Q体積の変化について

「水が摂氏100度で蒸気になったとき、その体積は約1700倍に膨張する。」という記述を読んだのですが、なぜそうなるのでしょうか。
手持ちの資料で調べたところ「あらゆる気体は圧力を一定に保っておく限り、温度が摂氏で1度変化するごとに摂氏0度における体積の1/273だけ変化する」という記述は見つけたのですが、液体から気体に変わった場合はどうなるのかは見つけられませんでした。
きっと探し方が悪いと思うのですが、物理はど素人なのでどこを探していいのか、どんな本を見ていいのかもわからないのです。
どなたかご説明していただけるととても嬉しいです。よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

普通、水1グラムは1mlですね。気体の状態方程式pV=(W/M)RTを使いp=1,M=水の分子量18、W=1(グラム)、R=0.082、T=273+100を代入するとV=1.699となります。
1mlから1.699lに体積が増えたので約1700倍ですよね。

Q水蒸気は水の何倍ぐらいの体積になりますか

どのくらいの倍数になるか知りたいのです

Aベストアンサー

温度や圧力によって違います。
1気圧100℃の状態であれば、(22400x373)/(273x18)=1700倍になります。
ただし、温度が1℃変化するごとに、上記の373分の1ずつ変化します。また、圧力には反比例します。

Qなぜ水は蒸発するの?

私もいい大人の一部なのですが、
”ナゼ水が蒸発するのか”という小学生の時分からの疑問を
いまだに解消させれずにいます。

いろいろな人に尋ねてみるのですが
明確な回答をした人は1人もいませんでした・・・。

一応、飽和水蒸気量だとか中学レベルの知識はあるもののorz


ちなみにこの質問をすると相手の頭の良し悪しが分かる気がします。
勉強の良し悪しではなくて、です。

Aベストアンサー

水の分子は、互いに引き合っています。

一方、全ての分子は、その温度に応じて、振動し、または飛び回るといった運動をします。

温度が十分に低いと(0℃未満)、引き合う力が大きくなり、水の分子は、規則的に並んで、結晶になります。(氷)

温度が程々だと(0℃~100℃)、水の分子同士が引き合いながらも動き回る、液体の状態になります。(水)

温度が高いと(100℃以上)、もはや、引き合う力より、動こうとする力が大きくなり、水同士で引き合えなくなり、気体となって、他の分子種と混ざり合いながら飛び回ります。

100℃以下の温度でも、水面では、引き合いながら動き回っている状態の液状の水から、時々、勢いあまって空気中に飛び出してしまう水の分子があります。これが常温での蒸発です。

また、逆に、空気中を飛び回っていた水が、冷たいものに出会うと、飛び回る力を奪われてしまい、運動が穏やかになって、液体の水に変わります。これが凝集です。

やや乱暴で不正確な表現ですが、基本は、熱とは分子の運動なりということです。

Q蒸気圧ってなに?

高校化学IIの気体の分野で『蒸気圧』というのが出てきました。教科書を何度も読んだのですが漠然とした書き方でよく理解できませんでした。蒸気圧とはどんな圧力なのですか?具体的に教えてください。

Aベストアンサー

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できます。
また、油が蒸発しにくいのは油の蒸気圧が非常に低いためであると説明できます。

さきほど、常温での水の飽和蒸気圧が0.02気圧であると述べましたが、これはどういう意味かと言えば、大気圧の内の、2%が水蒸気によるものだということになります。
気体の分圧は気体中の分子の数に比例しますので、空気を構成する分子の内の2%が水の分子であることを意味します。残りの98%のうちの約5分の4が窒素で、約5分の1が酸素ということになります。

ただし、上で述べたのは湿度が100%の場合であり、仮に湿度が60%だとすれば、水の蒸気圧は0.2x0.6=0.012気圧ということになります。

蒸気圧というのは、主として常温付近で一部が気体になるような物質について用いられる言葉です。

液体の物質の場合に、よく沸点という言葉を使います。
物質の蒸気圧が大気圧と同じになったときに沸騰が起こります。
つまり、沸点というのは飽和蒸気圧が大気圧と同じになる温度のことを言います。
しかし、沸点以下でも蒸気圧は0ではありません。たとえば、水が蒸発するのは、常温でも水にはある程度の大きさ(おおよそ、0.02気圧程度)の蒸気圧があるためにゆっくりと気化していくためであると説明できま...続きを読む

Q蒸発のしやすさ

水の蒸気熱は温度に対して線形です。
つまり、温度が上がるにつれて一律に蒸気熱が下がり、乾燥しやすくなります。
これは、沸点を挟んでも同じことが言えるのでしょうか?
(70℃→90℃→110℃と水温を上げたときの乾燥速度は、温度勾配に比例するのでしょうか?)

Aベストアンサー

#3です。

まず蒸発潜熱について。100℃以上でも線形としてあらわされるということなので、多分#4さんが正しいと思います。蒸発面での温度を考えないといけないので、例の場合、普通の大気圧下なので水面温度が100℃でストップすると思います。

なお、コップの水が最初15℃として、70℃と90℃と110℃の乾燥機の中にコップを入れると、水は15℃の時点で蒸発を始めます。だから最初は3つの乾燥機で蒸発潜熱は変わりません。3つの乾燥機で水温の上がり具合が変わるので、蒸発潜熱の値も時間と共に変わってきます。だから、いくら蒸発潜熱自体が温度に対して線形でも、3つの乾燥機の中で蒸発するまでに使われた蒸発潜熱の平均は非線形になります。

コップの中の水は、100℃に達するまでは水面からしか蒸発しません。もし110℃の乾燥機の中の水が蒸発し終わるまでに100℃を超えると、沸騰して水の液体内部からも蒸発が起こります。これは急激に蒸発速度を加速します。乾燥機の温度と蒸発速度が非線形になる大きな要素になります。

--

自分は常温下での地表面蒸発を専門にしているので、こういう特殊な環境はよく知りませんが、基本的には下にも書いたとおり、蒸発速度はいろんなものに複雑に影響されていて、蒸発潜熱というのはその中のほんの些細な1つに過ぎません。だから蒸発潜熱が線形だから蒸発速度が線形とは全くいえないと思います。

上記の乾燥機とコップの水の熱収支式で簡単に説明すると:

蒸発量=(空気から水への熱伝達量-水の温度変化)/蒸発潜熱

と言う感じになると思います。
水が蒸発するにはエネルギーが必要です。乾燥機は高温の空気が水に乾燥するエネルギーを与えています。乾燥機の空気がコップの水にどれだけの速度でエネルギーを与えられるかというと、それは空気と水の温度差によります。もちろん水が温められるほど温度差が減少して空気から水へのエネルギーの伝達速度が落ち、それは完全に非線形です。

だから、「乾燥機の温度が高いほど早く蒸発する」のは確かですが、蒸発潜熱が蒸発速度に与える影響は限られているので、「蒸発速度が温度に比例する」、というのは間違いだと思いますよ。

最初の例の洗濯物の場合は、上の熱収支式がもっと複雑になります。

蒸発潜熱は蒸発速度にそれほど影響を与えません。蒸発速度に関係するもっと重要な要素はコップや洗濯物が外から受けるエネルギーの量と速度です。より多くエネルギーを受けた方がより蒸発しやすくなります。乾燥機とコップの例の場合、コップが受けたエネルギーは、「蒸発」と「コップの水を温める」という2つの目的に使われます。このエネルギーの配分も、乾燥機内の温度や湿度、コップの形などに複雑に影響を受けますし、乾燥機内の温度に対して非線形だと思います。

その他、洗濯物の場合やより複雑な環境では、空気や風の状態も重要になります。洗濯物表面の湿った空気をどれだけ効率よく乾いた空気に置換できるか、というのが蒸発速度に影響します。

#3です。

まず蒸発潜熱について。100℃以上でも線形としてあらわされるということなので、多分#4さんが正しいと思います。蒸発面での温度を考えないといけないので、例の場合、普通の大気圧下なので水面温度が100℃でストップすると思います。

なお、コップの水が最初15℃として、70℃と90℃と110℃の乾燥機の中にコップを入れると、水は15℃の時点で蒸発を始めます。だから最初は3つの乾燥機で蒸発潜熱は変わりません。3つの乾燥機で水温の上がり具合が変わるので、蒸発潜熱の値も時間と共に変わってきます。...続きを読む

Q水の蒸発

水は0℃で氷になり、100℃で気体になりますよね。
しかし、実際は20℃くらいでも水は蒸発してしまいますよね。(たとえば洗濯物とか)
それはどうして起こるのですか。結構詳しく知りたいです。

Aベストアンサー

 次の質問でmezirosinjiさんは飽和水蒸気圧という言葉をつかって
らっしゃるのでこれを使って説明させていただくと、

 たとえば、20℃の時の飽和水蒸気圧は23.38ヘクトパスカルです。
これは次のようなことを意味します。

 ある密閉されたビンの中に半分くらい水が、残りは空気が
入っていて20℃に保たれていると考えてください。このとき、
水の表面では水は次々と水蒸気になっています。一方、ビンが密閉
されているので水蒸気は逃げ出す事ができないので今度は水蒸気→水
と変化するヤツもいます。ここで、空気中の水蒸気の割合(水蒸気圧
ですね。)が大きいと水蒸気→水の変化速度が速くなり反対に水蒸気
の割合が少ないと水→水蒸気の変化速度が速くなります。20℃では、
水蒸気圧が先ほど書いた23.38ヘクトパスカルの時水→水蒸気と
水蒸気→水の変化速度が釣り合います。この時の水蒸気の圧力が飽和
水蒸気圧なわけです。

 ここで、洗濯物を乾かすときの事を考えると、洗濯物を乾かすときは
風通しのよい所に干すので洗濯物から出た水蒸気は風に乗って運ばれ、
あらたに乾いた空気が次々とやってきます。ので、いつも洗濯物のまわり
の空気の水蒸気圧は低く、水→水蒸気の変化速度が勝って洗濯物は乾いて
ゆくわけです。これをもし狭い密室で干してもあるところで乾かなくなって
しまいますね。

 ところで、100℃での飽和水蒸気圧は1013ヘクトパスカル、
つまり1気圧です。したがって水を100℃まで加熱すると水の表面
だけではなく中の方でも次々と水→水蒸気の変化がおこりぶくぶくと
泡が出て来るわけです。これを沸騰といいます。

 質問文の中の、「水は100℃で気体になる」というのは実は正確
ではありません。もう少し正確に言うなら、「水は1気圧の時100℃
で沸騰する」というところでしょうか?

 次の質問でmezirosinjiさんは飽和水蒸気圧という言葉をつかって
らっしゃるのでこれを使って説明させていただくと、

 たとえば、20℃の時の飽和水蒸気圧は23.38ヘクトパスカルです。
これは次のようなことを意味します。

 ある密閉されたビンの中に半分くらい水が、残りは空気が
入っていて20℃に保たれていると考えてください。このとき、
水の表面では水は次々と水蒸気になっています。一方、ビンが密閉
されているので水蒸気は逃げ出す事ができないので今度は水蒸気→水
と変化するヤツ...続きを読む

Q温度、湿度と水の蒸発しやすさの関係は

ある温度、湿度における水の蒸発しやすさを求める方法はないでしょうか。
目的は別条件下での洗濯物の乾きやすさの比較です。
たとえば30℃90%、10℃10%のふたつの場所があった場合、どちらに干すべきかはどう判断すればいいのでしょうか。

Aベストアンサー

>たとえば30℃90%、10℃10%のふたつの場所があった場合、
 そして重要な風の流れと日照・・・これが一番重要になるでしょう。

 液体の水と気体の水の境界・・界面・・には互いに水分子が衝突して入れ替わっています。双方から界面に衝突して気相⇔液相の数がつりあったときが飽和状態。
 液相分子から気相分子になるときには当然エネルギーが必要ですから温度は下がります。温度が低下すると分子の運動量は減少しますから液相から気相に移動する数が減る。太陽の日照などがあるとぬれたものの温度は下がりません。
 気相中に水分子が増えても、そこに風があり湿度が高くなった空気が吹き飛ばされると蒸発を続けることができます。

なお30℃の水蒸気圧は42 hPaで、残り10%ですと、4.2hPa
  10℃の水蒸気圧は12 hPaで、残り90%ですと、1.2hPa
 この数値だけでしたら、10℃のほうが乾きやすいようになりますが、風が吹いている状況でしたら、洗濯物が温められることも含めて絶対的な水蒸気圧が大きい30℃のほうが乾くかもしれません。

 多分、風速や日当たりが、温度・湿度以上に重要なファクターになりそうですね。

>たとえば30℃90%、10℃10%のふたつの場所があった場合、
 そして重要な風の流れと日照・・・これが一番重要になるでしょう。

 液体の水と気体の水の境界・・界面・・には互いに水分子が衝突して入れ替わっています。双方から界面に衝突して気相⇔液相の数がつりあったときが飽和状態。
 液相分子から気相分子になるときには当然エネルギーが必要ですから温度は下がります。温度が低下すると分子の運動量は減少しますから液相から気相に移動する数が減る。太陽の日照などがあるとぬれたものの温度は下がりませ...続きを読む


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