水蒸気と湿度に関してです。

水蒸気と湿度に関してです。

温度が高くなれば、空気に含まれる水蒸気の量も多くなり、湿度が高くなると聞きました。

気体は、同じ温度・圧力なら体積当たりの分子数は同じ。

水蒸気を多く含むと言うことはその分

空気を構成する他の分子が減ると言うことになるので、軽くなる、とネットでかかれていました。

ここでギモンです。

ギモン1
なぜ温度が高くなると、水蒸気を多く含むことが可能なのでしょうか。

ギモン2
どうして、水蒸気を多く含む分、空気を構成する分子はどのような仕組みで減って、減った分子はどこにいくのでしょうか。

ご存知の方教えてください、よろしくお願いします。

No.3 ベストアンサー 回答者： noname#115788 回答日時： 2010/08/01 09:43

>温度が高くなれば、空気に含まれる水蒸気の量も多くなり、湿度が高くなると聞きました。

まず湿度に関しての理解が間違っています。
水蒸気には飽和水蒸気量という概念があり、１立方ｍ中に含まれる水の重さで表します。(単位　g/m3)
飽和水蒸気量以上の水蒸気を空気に与えると水や氷になって凝結します。（雲や霧になる）
http://moon.saga-ed.jp/multimedia/cyu/2/rika/miz …

それで普通に湿度という場合は「相対湿度」を指し、その飽和水蒸気量に対して実際に何グラムの水分を空気が含んでいるかという比で表したものです。

湿度(%)　＝　１立方ｍに含まれる水の重さ/飽和水蒸気量　ｘ　１００

したがって、気温で湿度が決まる訳ではありません。

>なぜ温度が高くなると、水蒸気を多く含むことが可能なのでしょうか。

はい、その通り温度が高くなると飽和水蒸気量は指数関数的に上昇します。
ポテンシャルの話をすると難しくなるので、簡略化して説明します。

空気や水などの分子は互いに引きつけ合う力（引力）と反発する力があります。反発する力というのはお互いに凄く接近しないと働きません。温度が高くなるというのはどういう事かというと、空気や水の分子がより高速で運動している状態を指します。
ここで大切なのは、水の分子というのは空気（酸素や窒素）などに比べて、分子同士が結合しやすい（沸点が高い）ということです。そのため、水の分子は一度結合すると離れづらく、次から次へと分子が結合して水滴になりやすいのです。ところが温度が高いと、分子の運動エネルギーが高いですから、一度結合しても他の分子と衝突したときにまた単独の分子に分解されやすくなります。市街地での車の事故は車が潰れるだけなのに、高速道路での事故は時々車がまっぷたつになるのと同じ理屈です。

すなわちミクロ的にみると、水の分子が結合して水滴になる確率と、水滴が分解されて水の分子になる確率の比が温度が高いほど小さくなり、一定量の大気中に存在可能な水分子の量が増えるのです。


>どうして、水蒸気を多く含む分、空気を構成する分子はどのような仕組みで減って、減った分子はどこにいくのでしょうか。

上記で説明したメカニズムにより、温度が高くなると空気の密度は小さくなりますが水蒸気の密度は高くすることができます。減った分子は消滅するのではないので、閉じた系でなければ水蒸気が加わることにより膨張して体積が大きくなります。単純化すれば

大気圧　≒　空気（酸素、窒素）の圧力　＋　水蒸気の圧力

ということです。

興味があれば
■ レナード・ジェーンズポテンシャル
■　飽和水蒸気圧
などのキーワードで調べてみてください。

この回答へのお礼

ホントウに猛暑の中、ご質問にお答えいただきありがとうございます。参考にさせていただきます。専門的な知識も含めつつ、かつ簡潔でありがとうございます。

お礼日時：2010/08/02 16:58

No.2 回答者： doc_sunday 回答日時： 2010/07/31 23:32

>空気を構成する他の分子が減ると言うことになるので、軽くなる

正しい。
気圧が等しい場合、水分含量が増えれば、水の質量は約18、空気の平均分子量は約29、よって水蒸気の比率が上がれば同体積の空気の密度は下がり、軽くなる。

>なぜ温度が高くなると、水蒸気を多く含むことが可能なのでしょうか
考え方が違う。水の飽和蒸気圧が上がるので、水蒸気の分圧が高くなる。
しかし、これは何処かに水源がある場合で、水が供給されなければ、水の含量は上がりようがない。

>減った分子はどこにいく
他へ行く。地球の空は無限に広いので酸素や窒素は押しのけられたら他へ行けばよい。

この回答へのお礼

ホントウに猛暑の中、ご質問にお答えいただきありがとうございます。参考にさせていただきます。
ギモン3の回答は分りやすく、参考になりました。

お礼日時：2010/08/02 16:59

No.1 回答者： manno1966 回答日時： 2010/07/31 17:42

> 空気に含まれる水蒸気の量も多くなり

正しい。

> 湿度が高くなると聞きました。
正しくない。
そういう場合もあるけど、大抵は気温が上がると湿度は下がる。

> 空気を構成する他の分子が減ると言うことになるので、軽くなる、とネットでかかれていました。
正しくないのでは。
又は書き方がおかしいのでは。
出典を。

> ギモン1
空気等、物質は何でも温度が上がると体積が増える。
体積か増えると言うことは、分子間等の隙間が増えると言うこと。
その隙間に水蒸気等の物質が入る。

水に砂糖や塩を溶かしても少しで飽和するが、お湯にすると水の時より多く溶かすことが出来る。


> ギモン2
設問自体が間違っている。

圧力が同じなら、膨張するので単位体積あたりの数は少なくなるが、その事を言っているのですか？

この回答への補足

ご解答ありがとうございます。

> 空気を構成する他の分子が減ると言うことになるので、軽くなる、とネットでかかれていました。
正しくないのでは。又は書き方がおかしいのでは。出典を。

出典は、私がヤフー知恵袋で質問したものです。
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question …


> ギモン1
空気等、物質は何でも温度が上がると体積が増える。体積か増えると言うことは、分子間等の隙間が増えると言うこと。その隙間に水蒸気等の物質が入る。

私も同じように考えていました。でも上記と同じアドレスのところでマチガイとなっていました。

> ギモン2
設問自体が間違っている。

圧力が同じなら、膨張するので単位体積あたりの数は少なくなるが、その事を言っているのですか？

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question …

上記のアドレスを参考にしました。

なにぶん素人のギモンなので、次から次へとギモンが湧いてきます。もし更に解答いただけるのならよろしくお願いします。

補足日時：2010/07/31 19:44