水が蒸発すると気化熱を奪い周囲の温度が下げられます。その水の蒸発を促す手法として、風(空気)を当てるというものが挙げられます。

ではなぜ風(空気)を当てると水の蒸発スピードが早くなるのでしょうか?分子の動き!?

また、風(空気)を当てる、温度を上げる以外で水の蒸発スピードを促進させる方法があれば教えてく下さい。

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A 回答 (4件)

この問題は輸送現象といって,通常の化学ではあまり取り上げられない問題です.化学工学ではこういうことをきっちりやるはずですが.



風がない場合,水面のごく近くでは湿度は100%,つまり,その温度での飽和蒸気圧になっています.つまり,近似的には蒸発平衡の状態にあります.
一方,水面から十分に遠いところでは,そのときの湿度になっているわけです.水の正味の蒸発速度を決めているのは,水面付近の水蒸気分子が,遠いところに逃げていく速度です.
空気中を水蒸気の分子が動いていく過程には,二通りがあります.ひとつは拡散.これは分子の熱運動によるもので,他の分子 (空気の分子や他の水蒸気分子) とランダムに衝突しながらじわじわと広がっていく過程です.この過程の正味の速度は,分子の平均速度と分子の密度,分子の大きさ(衝突断面積)で決まります.平均速度は分子が決まれば温度で決まってしまいますし,密度は圧力が同じであれば同じ,分子の大きさも今の場合にはある定数と見て別にかまわないでしょう.このことから,減圧するということの効果は,空気自体の分子密度を下げて衝突頻度を下げ,拡散速度を上げるという形で効くことがわかります.
もうひとつの効果は,空気自体の動きです.つまり湿気た空気が風に乗って運ばれる,という形での水蒸気分子の移動です.これは上記の拡散に比べて桁違いに速い過程です.
さて,水面に風を吹き付けます.すると水面付近の飽和水蒸気圧で平衡になっていた,つまり湿気た空気が押しのけられます.代わりに,水面から遠くにあった,(相対的には)乾いた空気が水面付近に来ます.
水面からの蒸発の速度 (単位時間内に単位面積から何分子の水が蒸発するか) は,じつは温度が決まれば決まってしまうので,風が吹こうが何だろうが変化はありません.一方,空気中から水蒸気分子が水面に再衝突して戻ってくる速度 (単位時間内に単位面積から何分子の水が戻ってくるか) は,空気中の水蒸気濃度に比例します.平衡状態ではこのふたつの速度が一致していて,正味の変化はない状態になっているわけですが,その状態から空気が乾いた空気に置き換えられるので,蒸発速度は変化せず,戻る速度は激減 (水蒸気分子の濃度が下がったから) ということになり,正味では蒸発が促進されたように見えるのです.
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他の回答の方の話で十分ですが、ちょっとだけちょっかいを出してみます。



>> ではなぜ風(空気)を当てると水の蒸発スピードが早くなるのでしょうか?分子の動き!?

「水の蒸発のスピード」は早くなっていません。これは液体側の温度が変わらない限り一緒です。
これと一緒に、空気から水蒸気が液体に戻る現象も起こり、平衡になっています。この「水蒸気の液化のスピード」が機会を失われることで弱くなっているんです。

>> 風(空気)を当てる、温度を上げる以外で水の蒸発スピードを促進させる方法

普通に、日常で見ていませんか? 打ち水をすると、バケツに水を入れたままよりも涼しくなります。涼風機の原理はご存じでしょうか?
布に染みこませる、床にこぼしてしまうなどで、表面積を大きくする方法が1つあります。

空気を乾燥させる、気圧を下げる という方法もあります。

あとは、蒸発しやすい液体を混ぜてしまうなどもあります。

他にもいろいろと考えられると思います。
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#1のお答えで正しいのですが、「科学」の言葉で「言い直す」と、水面付近の空間では水の飽和蒸気圧に近い水分子が存在し、放って置くと「拡散」でしか水分子は離れていきません。


水の飽和水蒸気圧より小さい水分子しか含んでいない「空気」を流すと、表面の「飽和に近い」部分が移動し、飽和蒸気圧より低い水含量の気体が表面に来るため、水面から気化する水分子の量が増えます。
なお、水の飽和蒸気圧下では、液体から気体に移る水分子数と逆に気体から液体に移る水分子数は(揺らぎを無視すると)同じになります。
つまり、新しい空気が来ると液体の水分子が気体へ移動する数が増えます。これが繰り返されると水の気化が促進されることになります。
水の上の気体の圧力を下げてもそれが水の当該温度における飽和蒸気圧以上ですと蒸発のスピードは上がらないのです。これは一見すると不思議ですが、事実です。
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水がコップに入っているとします。


その水が蒸発するとコップ付近の湿度が上がります。
これを風で吹き飛ばすと湿度が下がるので蒸発が早くなります。
また風自体によって水面が波立てば、表面積が増えるので蒸発が早くなります。

風も当てずに温度も変えずに蒸発を促すには、湿度を下げるか気圧を下げればいいと思います。
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この回答へのお礼

端的かつわかりやすい回答ありがとうございます。

蒸発スピードを促進させる方法についても、参考になりました。

お礼日時:2009/05/29 12:54

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Q水の密度と油の密度の違い

水の密度と油の密度の違い

Aベストアンサー

水>油
だから油が水に浮く

Q鉛が蒸発、気化する温度を教えてください。

お世話になります。
私は鉛ガラス(クリスタルガラス)という、鉛が13パーセント位入ったガラスでアクセサリーを作ってます。
ガスバーナーで鉛ガラスを溶かして形を作るわけですが、ひょっとして気化している鉛を吸い込んでいるのでは?と、鉛中毒が気になり、どの位の温度で鉛が蒸発するか知っておきたくなりました。
いろいろ調べましたが、下記の所までしかわかりませんでした。素人には分かりづらいので、どなたか解説していただけますでしょうか。

融点 600.61 K(327.46 ℃, 621.43 °F)
溶け出す温度が327度でしょうか。
沸点 2022 K(1749 ℃, 3180 °F)
沸騰する温度が1749度で、ここから蒸発がはじまるのでしょうか。それともすでに蒸発しているのでしょうか。
気化熱 177.7 kJ·mol−1
これは関係ないのでしょうか。
融解熱 4.799 kJ·mol−1
これも関係ないのでしょうか。

全くの素人ですみません。どうぞよろしくお願いします。

Aベストアンサー

> 鉛中毒が気になり、どの位の温度で鉛が蒸発するか知っておきたくなりました。

孫引きで申し訳ありませんが(汗)、こちらの「01A-152」のところに、
「内藤 裕史、『中毒百科』(南江堂、1991)」から、
> 七宝焼きの釉薬には20~30%の鉛が含まれていて、800~900度に
> 加熱する過程で鉛のヒュームが発生して中毒を起こす。
との引用をされています。
http://www.water.sannet.ne.jp/masasuma/alchemst/l01-151.htm

引用元でも言われているように、これは鉛ガラスそのものではありませんが、
鉛の含有形態としては鉛ガラスと同様のはずですので、鉛ガラスでも同様に
ヒュームが発生するものと考えて対策を採られた方がよいと思います。

*「ヒューム」についてはこちらを参考に:
http://anzenmon.jp/page/199179


対策としては・・・作業をされる部屋の換気をよくするのは当然として・・・
もちろんマスクもするべきなのですが、「酸化鉛(II)」で調べたところ、
「P3有毒粒子用フィルター付マスク」(→1ページ目左下の『漏洩物処理』の最終行)
と、ちょっと大仰なものになってしまうのが・・・(汗)

一番よいのは、(ものによっては加工性が変化してしまうとは思いますが)
鉛フリーの素材を使われること、ではないかと思います。
http://www.tonbodama.com/shopping/glass_rod/index.html
http://www.aist.go.jp/aist_j/sst/exhibition_guide/17.html


なお、「蒸発」は「沸点」よりも低温から始まります(具体的にどの程度から
有害濃度になるか、というのは、ちょっとわかりませんでしたが)。
*水についても、沸点の100℃よりはるかに低い常温でも気化するのと
 同様です(→沸点までいかなければ蒸発しないとなると、洗濯物を干す
 のは大変です)。
また、「融解熱」「蒸発熱」というのは、それぞれ融解・蒸発する際にどの程度の
熱を周りから奪うか(→水を肌につけて蒸発させると冷たく感じるのも、熱を
奪われるから)ですので、今回のご質問の内容には関係ないと思っていただいて
よいと思います。

> 鉛中毒が気になり、どの位の温度で鉛が蒸発するか知っておきたくなりました。

孫引きで申し訳ありませんが(汗)、こちらの「01A-152」のところに、
「内藤 裕史、『中毒百科』(南江堂、1991)」から、
> 七宝焼きの釉薬には20~30%の鉛が含まれていて、800~900度に
> 加熱する過程で鉛のヒュームが発生して中毒を起こす。
との引用をされています。
http://www.water.sannet.ne.jp/masasuma/alchemst/l01-151.htm

引用元でも言われているように、これは鉛ガラスそのものでは...続きを読む

Q水の密度の問題で分からないことがあります

中1理科1分野の問題集の問題です
<次の密度表を見て問いに答えよ>
[密度表]
物質   密度(g/立方センチメートル)
水   1.0
 
(1) 水1立方センチメートルは何gか。
答 1000g

解説(問題集の)
(1)は一辺が10cmの立方体の体積で定められているので10cm×10cm×10cm=1000立方センチメートルである。
1g/立方センチメートル× 1000立方センチメートル=1000gである。

分からない部分は解説の1文目です。
水の密度や質量を求める際は体積を1000立方cmで計算するのですか?

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別に 1000立方cmで計算する必然性はありません
密度ですから 単位体積あたりの質量(中学生レベルは重量)です
密度表より 水は 1g/1立方cm ですね

>(1) 水1立方センチメートルは何gか。
>答 1000g

は おかしいですね 問題文を省略していませんか ?
1辺10cmの立方体の満たされた 水の重量は ?  なのでは

Q水(PVA溶液)の蒸発温度【おねがいします】

水の沸点を下げることってできますか?
(PVA溶液から水を蒸発させてPVAを取り出したいのですが、沸点を下げたいです。)
気圧を下げたりとかで環境を変化させるのではなく、化学的な手法で
何かを添加したり、混合溶媒(有毒な有機溶媒でないほうが良い)にしたり、という方法であれば教えてください。お願いいたします。

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(ちょっと脱線ですが)共沸の性質を使うのですか?
別に共沸濃度まで濃くしなくても沸点は十分に下がると思います。
何でもいいと思いますよ。
水より沸点が低いものであれば、ある程度混ぜれば沸点は下がります。
(共沸にする必要はありません。エタノール水系の共沸点は96%ぐらいですよ)
エタノールでも、メタノールでも、アセトンでも。。。
PVAに影響が無いものであればなんでも。
手間はかかりますが、加えては飛ばし、加えては飛ばしを繰り返してみてください。
これで水は飛ぶと思います(どのくらいの水分が許されるのかは分りませんが)。
でどうでしょう。

Q水の密度について

JIS A 1128の試験を行なっていますが、水の密度がいまいちどのように出せばよいかわかりません。JISや化学便覧にも一部の温度での水の密度しか載っていなく、例えば、18.3度での水の密度は何g/cm3なのかもわかりません。何か具体的に計算式があるのでしょうか?それを元に試験を行ないたいので、回答の程、宜しくお願いいたします。

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No.1の方の言われるように、表の数値の内挿で求めるのが普通です。
計算式としては、ビリアル方程式が有ります。
空気を含まない水の密度DLF の温度T ([T] = °C) 依存は次のビリアル方程式から求められる。

DFL=(a0+a1T+a2T↑2+a3T↑3+a4T↑4+a5T↑5)/(1+bT)  g/L

係数は a0 = 999,83952; a1 = 16,952577 (°C)↑-1,a2 = -7,9905127x10↑-3 (°C)↑-2; a3 = -4,6241757x10↑-5 (°C)↑-3;
a4 = 1,0584601x10↑-7 (°C)↑-4; a5 = -2,8103006x10↑-10 (°C)↑-5 および b = 0,0168872.

飽和空気を含む水の密度DLG/(g/l)は、

DLG= DLF/(g/l) - 0,004612 + 0,000106 (°C)↑-1xTで求められる。

出典:Wiki Germany

参考URL:http://de.wikipedia.org/wiki/Wasser_(Eigenschaften)

No.1の方の言われるように、表の数値の内挿で求めるのが普通です。
計算式としては、ビリアル方程式が有ります。
空気を含まない水の密度DLF の温度T ([T] = °C) 依存は次のビリアル方程式から求められる。

DFL=(a0+a1T+a2T↑2+a3T↑3+a4T↑4+a5T↑5)/(1+bT)  g/L

係数は a0 = 999,83952; a1 = 16,952577 (°C)↑-1,a2 = -7,9905127x10↑-3 (°C)↑-2; a3 = -4,6241757x10↑-5 (°C)↑-3;
a4 = 1,0584601x10↑-7 (°C)↑-4; a5 = -2,8103006x10↑-10 (°C)↑-5 および b = 0,0168872.

飽和空気を含む水の密度DLG/(...続きを読む

Q水の蒸発温度について

水は22.1 MPaの圧力をかけると374℃ (647 K) まで液体の状態を保つ。
とWikiにありましたが、逆に減圧させると沸点を下げることは可能でしょうか?よろしくお願いします。

Aベストアンサー

飽和水蒸気圧と外圧が同じになる温度が、その圧力における沸点ということになります。
参考URLで温度から飽和水蒸気圧が計算できます。
http://www.es.ris.ac.jp/~nakagawa/met_cal/satu_vapor.html
たとえば、0℃の飽和水蒸気圧を計算すると6.11hPa(約0.006気圧)になりますので、その圧力が沸点ということになります。

しかし、0℃であれば氷かもしれませんね。その場合には沸騰のしようがありませんが・・
余談になりますが、この温度と圧力は固体と液体と気体の水が共存する状
態であり、それを三重点と呼びます。厳密な話をすれば少しの誤差があると思いますが。
ちなみに、22.1 MPaと374℃というのは水の臨界点でしょうね。感覚的に理解しにくいですが、それを超えると気体と液体の区別がつかなくなるという点です。そういう意味では少々特殊な意味合いをもちます。
http://www.con-pro.net/readings/water/doc0005.html

Qイオン交換水の密度

大学の化学の実験で、容量器具の正確さを計測するために、イオン交換水を用いて容量検定を行いました。
その際、体積を算出しなければいけないのですが、イオン交換水の密度の値が必要になりました。
初めは、「水の密度」でいいんじゃないかと思っていましたが、やはり「イオン交換水の密度」を使うべきなのかなと思うようになりました。
同温度における水の密度とイオン交換水は違うものなのでしょうか?
具体的な値も教えていただければ幸いです。

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イオン交換機を通した水であればほとんど純粋と考えて差し支えないと思います。もちろんイオン交換樹脂がきちんと機能していている前提ですが。

イオン交換機を通したあとでも残っているようなイオンを定量するのは難しいでしょう。

どちらかと言えば温度の影響のほうを心配したほうが良いのでは?

Q水の蒸発量の温度依存性について

水の蒸発量を定量的に知りたいです。大胆な仮定の基にでもいいので、蒸発量の温度依存性を式などで表す事はできないでしょうか?よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんばんは
化学工学関係の図書には詳しく解説があります。
残念ながら自宅のため、化学工学に関する図書が無くて詳しいことは書けませんので悪しからず。
化学工学の初歩の本が良いと思いますが、物理化学の本にもある程度は書いてあると思います。
化学工学では、化学プラントを設計するための基礎理論を体系的に説明されています。
knorrさんの目的に合致するかどうかは分かりかねますが、蒸発に関すること、空調に関する関することは質問の答えになる事柄があるものと思います。
以下URLの本を紹介しますが、化学工学に関する図書は産業図書、丸善、オ-ム社などで発行しています。

参考URL:http://www.dendai.ac.jp/press/book_da/ISBN4-501-61690-3.html

Q水の数密度について

室温20℃,湿度25%の場合における水の数密度[cm^-3]を教えてください。
ちなみにですが,室温22℃,湿度66%の場合では水の密度は4.3×10^17 cm^-3となるそうです。
どなたか,よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

20℃の飽和水蒸気量を17.2g/m^3とすれば、
相対湿度が25%のときの絶対湿度は
17.2g/m^3×25%=4.3g/m^3

水分子1モルあたりの質量は18.0g/molだから
水分子1個あたりの質量は、これをアボガドロ定数で割って
18.0g/mol÷(6.02×10^23/mol)=2.99×10^-23g

よって数密度は
4.3g/m^3÷(2.99×10^-23g)=1.4×10^23m^-3
単位を毎立方メートルから毎立方センチメートルに直せば
1.4×10^23m^-3=1.4×10^17cm^-3


22℃の飽和水蒸気量を19.4g/m^3とすれば、
相対湿度が66%のときの絶対湿度は
19.4g/m^3×66%=12.8g/m^3

水分子1個あたりの質量は2.99×10^-23gだから数密度は
12.8g/m^3÷(2.99×10^-23g)=4.3×10^23m^-3=4.3×10^17cm^-3


ちなみに、湿度がパーセントで書いてあるので、これは絶対湿度ではなく相対湿度です。絶対湿度[g/m^3]は飽和水蒸気量[g/m^3]と相対湿度[%]から計算できます。また、数密度なる用語は存在します。数密度の単位としては、[個/cm^3]や[個/m^3]と書いたほうが分かり易いのですけど、[個]や[回]という単位は大抵の場合省略される{註}ので、数密度の単位は[cm^-3]や[m^-3]のような一見分かりにくい単位になります。

{註}国際単位系(SI)では、そもそも[個]や[回]を単位として認めていない。

20℃の飽和水蒸気量を17.2g/m^3とすれば、
相対湿度が25%のときの絶対湿度は
17.2g/m^3×25%=4.3g/m^3

水分子1モルあたりの質量は18.0g/molだから
水分子1個あたりの質量は、これをアボガドロ定数で割って
18.0g/mol÷(6.02×10^23/mol)=2.99×10^-23g

よって数密度は
4.3g/m^3÷(2.99×10^-23g)=1.4×10^23m^-3
単位を毎立方メートルから毎立方センチメートルに直せば
1.4×10^23m^-3=1.4×10^17cm^-3


22℃の飽和水蒸気量を19.4g/m^3とすれば、
相対湿度が66%のときの絶対湿度は
19.4g/m^3×66%=12.8g/m^3

水分子...続きを読む

Q温度によるかさの変化 空気>水>金属

この場を借りていくつかお聞きしたいです。

1.温度によるかさの変化の大きさが(空気>水>金属)なのはどうして?
この違いは何を基準にして決めたの?どうやって測るの?どうしたら確かめられるの?
2.空気、水、金属はなぜ温めるとかさが大きくなって、冷やすと小さくなるの?
3.水は温められるとかさが大きくなって、冷やされると小さくなるといううが、氷は水よりもかさが大きくなる。それはなぜ?

という質問を私自身が受けたのですが、回答が分からず気になっています。
2の質問などは、どのように分子の問題だとは理解していても、うまく説明できません。。。皆さんの回答をお聞かせください。

Aベストアンサー

どもご質問から察するに,小学生相手の返答ですよね…どこまで正確性を保持したままやさしく説明するか…

1.「基準」というのが何を指しているのか?一定の温度差を基準にその膨張率?。正確な測り方は調べると出てくると思いますが,簡易に見せることも一つかもしれません。
金属球と,それがぎりぎり通る穴を用意して,金属球を温めると通らなくなる。水の場合は…容器に熱いお湯をすり切りいっぱい入れて,ラップやゴム膜で密閉し,冷やしてどれだけへこむとかか…。空気はポリ袋に入れた空気を温めたり冷やしたりする。
この3者の順番を決めるには,同じ体積のものを用意して,同じだけの温度変化でどれだけの増減があったかを比べることになるでしょうね。

2.「ものは,みんな小さい粒からできていて,元気に動いているんだよ。温めると,元気が増して,いっそう揺れ動くから,見た目に膨らんで見えるんだよ。」でしょうか。
例示は電動歯ブラシを停止,LOW,HI切り替えて,つまむように軽く触れたとき,停止やLOW(では無理かな?)したときに触れた指の幅(あるいは見た目)より,HIのときに軽く触るほうが見た目に膨らんでいるなどするとよいのかとも思います。気体のときは電動歯ブラシ全体が飛び回っている印象ですね…

3.「水の粒は実は手を持っていて,その手が出ている方向がちょっと曲がっている(くの字)から,寒くなって氷になったときに手をつないでも,隙間ができてしまうんだよ。」でしょうか…
例を見せるなら,ハンガーと大き目の箱を用意して,氷の時には「?」の形をしたところと,肩の先のところがつながるようにして,入るだけ箱に入れる。水のようにばらばらであれば,つながずに動き回る(ぶつ
かってもいい)ので,氷のときよりたくさんのハンガーを箱に入れられるという感じのことを見せるか…

ん~~~難しいですね!考えながら,余計分かりにくくしていないか不安がぬぐえないです。言葉だけでは難しいです。例示も適切なものが用意できるか…ともあれ,このように考えております。

どもご質問から察するに,小学生相手の返答ですよね…どこまで正確性を保持したままやさしく説明するか…

1.「基準」というのが何を指しているのか?一定の温度差を基準にその膨張率?。正確な測り方は調べると出てくると思いますが,簡易に見せることも一つかもしれません。
金属球と,それがぎりぎり通る穴を用意して,金属球を温めると通らなくなる。水の場合は…容器に熱いお湯をすり切りいっぱい入れて,ラップやゴム膜で密閉し,冷やしてどれだけへこむとかか…。空気はポリ袋に入れた空気を温めたり冷やし...続きを読む


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