湯気や煙りが見える→見えなくなる差は何？

Question

湯気や煙りが見える→見えなくなる差は何？

分子は常に動き回っていて、
空気は気温によって密度が変わる事　その程度の認識しかないのですが・・

風呂上りの体や、冬に息が白くなったり、煙突の煙なんかが、
じきにかすれて消えるのがふと不思議に思えました。

なぜ煙りは目に見えているのに、見えなくなるのでしょう？
素朴な質問なのですが、何か教えて頂けると幸いです。

jamf0421 · Accepted Answer

>水蒸気が外の空気にとっては重過ぎるて気化熱もらって蒸発してしまう
>のでしょうか。

そうではないのです。表面張力をもった曲がった面があると、内側の方が圧が高いのです。力の性質は違いますがゴム風船を思い浮かべて下さい。内側の空気の方が外の空気よりも高圧です。
水滴も水の表面張力の結果で圧は高いのです。
P（内側)-P(外側）=2σ/r
の力の釣りあいの関係になります。実はこれと熱力学的な平衡を考慮すると前に書いた
ln(P/Po)=2σv/rRT
が得られるのです。その結果rの小さな水滴の平衡蒸気圧は、その温度の飽和蒸気圧よりも高くなって、忽ち蒸発していくのです。ご承知のように吐く息の白いのもすぐに消えますし、霧も消えやすいものです。

jamf0421 · Answer

最近の煙突の白い煙はまず水蒸気が凝結したものです。煙突からでてひやされて小さな水滴になったのです。吐く息も口から出て冷やされて水滴になったのです。ところで小さな水滴（球形）に平衡な水蒸気圧は、同じ温度で平らな面の水より蒸気圧が高いのです。Kelvinの式によれば平らな面の水と平衡な水蒸気圧をPo（つまりその温度での飽和蒸気圧）とし、半径rの水滴の水の蒸気圧をP、水のモル体積をvとすれば
ln(P/Po)=2σv/rRT
となります。rが小さいとln(P/Po)が大きくなります。つまり水滴の水に平衡な蒸気圧はその温度での水の飽和蒸気圧より大きいのです。よって安定ではいられなくなり、必然的に蒸発して水蒸気になります。勿論”消える”、という現象には水滴が拡散して見えにくくなる効果もあります。

sanori · Answer

こんばんは。

湯気、白い息は小さい水のつぶつぶです。
波しぶきが、もっと細かくなったようなものです。

消えていくように見えるのは、そういった水の粒が蒸発するからです。
床にこぼした水が、放っておくと蒸発するのと同じことです。

蒸発して水蒸気になると、気体、すなわち空気と同じ状態になるので、見えなくなります。

IrGacria · Answer

白い煙は、決して分子単体ではありません。
白い息、というのは過飽和水蒸気が一部凝結した水の小さな玉の集まりです。

水の中に酸素が溶ける、といのはご存じだと思います。逆に、空気の中にも、一定量の水分が溶けることもできます。ただし、上限があって、最大限とけられる水分量のことを飽和水蒸気量といいます。飽和水蒸気量は温度が上がると上昇するという性質があります。

現在溶けている水蒸気量と飽和水蒸気量の比のことを湿度といいます。
ところが、最大限というのは絶対に越えられない上限ではありません。一瞬だけなら超えていてもよいのです。

さて、人間の吐き出す息には多くの水分が含まれています。体内での「息」は３７度を超える温度で（おそらく）飽和水蒸気量に近い水蒸気が含まれています。これが、冬の寒い乾いた外気と混合すると、水蒸気量も希釈されますがそれ以上に飽和水蒸気量が激減します。そのため、一時的に湿度が上昇して１００％になり、さらに飽和蒸気量が下がり続けると、とけきれなくなった水蒸気が凝結して水の玉になるわけです。雲ができる原理とほとんど一緒ですね。

さて、白い息はやがて（というか、結構すぐに）拡散します。拡散すると、湿度の低い空気とまじりあいます。そうすると、ちいさな水の玉は蒸発して空気に溶け込みます。これが、白い息がやがて消えてしまう理由でしょう。

湯気や煙りが見える→見えなくなる差は何？

>水蒸気が外の空気にとっては重過ぎるて気化熱もらって蒸発してしまう

最近の煙突の白い煙はまず水蒸気が凝結したものです。

こんばんは。

白い煙は、決して分子単体ではありません。

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