地学理科

相対湿度と絶対湿度の違いは?計算式や不快指数も科学館職員がわかりやすく解説!

#5 補足:気化熱とは?

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ここで気化熱についておさらいしましょう。

気化とは液体が気体となる現象のことです。水が水蒸気になることをイメージするとわかりやすいですね。そして液体が気体となるのにもエネルギーが必要で、周りの熱を奪います。この時に吸収される熱が気化熱です。注射の前にアルコール消毒をするとひんやりしますね。これは液体のアルコールが、体温を奪って気化するからなのです。

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湿度が高いとなぜ不快?

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なぜ湿度が高い梅雨の時期は不快なのでしょうか?キーワードは「不快指数」です。

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不快指数とは

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不快指数は蒸し暑さを数量的に表した指数で、夏に天気予報で聞いた覚えがある人もいるでしょう。不快指数は数字が大きいほど蒸し暑くて不快ということになります。では小さいほど快適かといえばそうではなく、小さいと寒く感じるのです。不快指数が65~70だと快適に過ごすことができます。

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 不快指数=0.81×気温+0.01×湿度x(0.99×温度-14.3)+46.3

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例えば気温が30℃の時、湿度が60%であれば、不快指数は79.8となります。それが湿度が50%なら78.3、70%なら不快指数は81.4となるのです。人は湿度が高いほど、不快に感じやすくなります。ただし、低い温度ではそれほど湿度は不快指数に影響はありません。

不快指数85で90%以上の日本人が蒸し暑く不快だと感じるそうです。ただし、気温や室温だけでなく風通しなどによって個人の感じる不快感は異なり、必ずしも不快指数が体感と一致するわけではありません

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なぜ湿度が高いと不快なの?

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不快指数がが分かったところで、そもそもなぜ湿度が高いと不快なのかを説明します。

先ほど気化熱について説明しましたね。人間は汗をかき、その汗が蒸発するときに体温を奪うため体温が下がるのです。しかし湿度が高いということは、それだけ空気中に含める水分の余裕がないということになります。そのため汗が体にまとわりついて蒸し暑く感じてしまうのです。

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合わせて覚えたい!湿度と関係の深い言葉

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湿度について、以下の言葉も覚えておくとより理解が深まります。

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・飽和水蒸気量
空気中で物体を徐々に冷やしていくと,そのまわりの空気の温度も下がって,ある温度で空気中の水蒸気が凝結し,物体表面に露となって付着する,その温度。
・露点(露点温度)
空気中で物体を徐々に冷やしていくと,そのまわりの空気の温度も下がって,ある温度で空気中の水蒸気が凝結し,物体表面に露となって付着する,その温度。
・結露
窓ガラスなどの表面や壁体の内部に空気中の水蒸気が凝縮して水滴が付着すること
[コトバンク]

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飽和とは含むことのできる最大の量のことです。飽和状態、飽和水溶液、飽和脂肪酸などをイメージするとわかりやすいですね。

露点とは空気中の水蒸気が冷えて水になる温度のことです。冬に寒い外から暖かい部屋に入ったとたんに眼鏡が曇った、夏に冷たい飲み物を飲んでいたらグラスの周りに水滴がついたという経験は皆さんあるでしょう。これは眼鏡やグラスによって周囲の空気が冷やされ、露点に達した空気中の水蒸気が結露し、水滴となるためです。

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雲のでき方

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湿度について学んだところで、発展として雲のでき方を解説します。雲の正体は、空気中の水蒸気が水や氷の粒になったものです。上空に行くほど気圧は小さくなり、空気は膨らみます。膨らんだ空気は冷却され、露点に達した水蒸気が空気中のちりを核に水や氷の粒となるのです。

自然現象である雲の発生。実はペットボトルを使って簡単に再現することができるのです。まず1.5Lの 炭酸飲料のペットボトルにぬるま湯を入れます。量は100ml程度です。そして火をつけた線香で少しだけ煙を入れ、ふたを閉めます。振った後にペットボトルをへこませ手を離すと、空気が上空にある時のように膨らむのです。そして線香の煙を核に水の粒となります。

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過ごしやすい湿度とは

空気中の水蒸気量を示す湿度。相対湿度は割合、絶対湿度は空気中の水蒸気の量を表すものです。過ごしやすい湿度がどれくらいかは不快指数を参考にするとわかります。天気予報を見るときに気にしてみてくださいね。

湿度を理解すれば眼鏡が曇る理由、雲ができる理由も分かるようになります。理科は知識を身に着けることで、様々な現象の理由を理解できるようになる学問です。雲づくりの実験は簡単なのでぜひ実践してみてくださいね。

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たかはし ふみか