マルガリズム

【まるで】なんとなく湿度について気になってしまったから、本気で調べてみた【自由研究】

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どうも丸刈りメガネです。

今日は湿度についてです。

はい、あの湿度ですよ?
温度湿度の湿度です。

仕事の始業点検で温度湿度の管理をやってるんですけど、
10年以上今の職場で働いてきて突然疑問に思ったわけです、
気温20℃の時の湿度40%と、
気温25℃の時の湿度40%って、
空気の中の水分量って違うのだろうか?と。
(何か頭よさげな台詞ですが、仕事中にこんなこと考えているので頭は良くないですwww)

というわけで、
湿度について調べてみました!

なんか夏休みの自由研究みたいだね!(笑)

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湿度とは

湿度(しつど、英: humidity)とは大気中に、水蒸気の形で含まれる水の量を、比率で表した数値。空気のしめり具合を表す。

空気が水蒸気の形で包含できる水分量(飽和水蒸気量)は、温度により一定している。この限度を100として、実際の空気中の水分量が最大限度の何%に当たるかを比率で表した数値が、湿度である。

つまり、
気温20℃の時の湿度40%と、
気温25℃の時の湿度40%だと空気中に含まれる水分量が違うんですね!

いきなり冒頭の疑問が解決してしまった!(笑)

しかし、ここで終わってはここまで読んでくれた人に若干の申し訳なさを感じてしまうのでもう少しお付き合いください(笑)

相対湿度

そもそも湿度と一口にいっても、
相対湿度と絶対湿度というものがあるらしいです。

相対湿度(英語: relative humidity、略称: RH)とは、ある気温における飽和水蒸気圧に対する実際の空気の水蒸気圧の比である。一般に百分率(パーセント、%)で表される。

空気の水蒸気圧を e、気温 θ における飽和水蒸気圧を es(θ) とすると、相対湿度 φ は

と表わされる[1][2]。

水蒸気を理想気体とみなして近似すれば、水蒸気圧は水蒸気量に比例する。空気中に含まれる水蒸気量を ρw、気温 θ で空気が含むことのできる最大の水蒸気量(飽和水蒸気量)を ρw,s(θ) とすれば

と近似される[1]。

分母の飽和水蒸気量は、気温が高くなるほど大きくなり、1度あたりの増加量も拡大する。このため、相対湿度が同じでも、気温が高いほど空気中の実際の水蒸気量は多い。また分母が小さくなるので、気温が下がると相対湿度は上昇する。相対湿度が100%になると空気中の水蒸気が飽和し、それ以上の水蒸気は凝集して液体となって結露を生じる。このときの温度を露点温度という。

オッケー!
今、
自分の周りを漂ってる空気中の水蒸気圧と、
気温毎に決まってる空気中の水蒸気圧の比率が相対湿度って事ね!(違ってたら訂正オナシャス!!!!!)

そんで、
天気予報で使われる湿度は、
相対湿度ですよ!(豆知識)

臨界相対湿度

尿素やクエン酸などの水溶性物質では低湿度では全く吸湿が起こらず、ある相対湿度以上で急激に吸湿量が増大する場合がある。このような変化の起こる相対湿度を臨界相対湿度 (critical relative humidity、CRH) と呼ぶ。臨界相対湿度は飽和水溶液の蒸気圧が空気中の蒸気圧に等しい点である。したがって、臨界相対湿度以上の相対湿度では固体が完全に溶解され、さらに希釈されてその溶液の蒸気圧が空気中の蒸気圧に等しくなるまで吸湿が進行する。一般に臨界相対湿度の高いものは吸湿しにくく、低いものは吸湿しやすい。

混合物の臨界相対湿度は各成分の臨界相対湿度より低く、混合物ABの臨界相対湿度 CRHABは、各成分A、Bそれぞれの臨界相対湿度 CRHA、CRHB の積に近似することができる。

CRHAB = CRHA × CRHB
これはエルダーの仮説 (Elder’s hypothesis) と言われ、この場合、A、B両成分の飽和水溶液の蒸気圧が臨界相対湿度に対応する。

ふむふむ、なるほどね。
よくわからない事がわかった!!

とある水に溶ける物質があって、
その物質が一気に空気中の水分を取り込んで溶けていく湿度が
臨界相対湿度って事だけわかった!!!!!

絶対湿度

ここからは絶対湿度と呼ばれる物についてですよ。

容積絶対湿度

容積絶対湿度(英語: volumetric humidity、略称: VH)とは、大気中に含まれる水蒸気の密度(容積あたりの質量)である。単位はグラム毎立方メートル(g/m3)が用いられている。飽和水蒸気量ともいう。

容積 Va の空気中に含まれる水蒸気の質量を mw とすると、
容積絶対湿度 ρw は

と表わされる。
水蒸気を理想気体とみなして近似すれば、気温を θ、水蒸気圧を e として

と近似される。

相対湿度とかを計算する時に使う基準となる数値ですかね?

湿度を計る基準となるのに、
湿度と呼ばれているとはこれいかに…

重量絶対湿度

重量絶対湿度、あるいは混合比(英語: mixing ratio, humidity ratio)とは、乾燥空気(dry air)の質量に対する水蒸気の質量の比である。単位には kg/kg(DA) が用いられる(DA は dry air を意味する)。水蒸気を含む混合空気を湿潤空気(湿り空気)という。湿潤空気から水蒸気を除いた空気の成分が乾燥空気である。空気調和工学においては、湿り空気線図などで一般的に用いられる。

水蒸気量を ρw、乾燥空気の密度を ρDA とすると、重量絶対湿度 x は

と表わされる。
水蒸気と乾燥空気をそれぞれ理想気体とみなして近似すれば、水蒸気圧を e、空気の圧力を P とすれば

と近似される。

ごめん、何を言ってるのか本気でサッパリわかりませんwww

まとめ

仕事中にふと気になった「湿度」。
それだけでここまで話を広げた自分の暇さ加減を褒めてあげたいと思います(笑)

次回の思い付きで調べるシリーズは開催されるのでしょうかね??

※この記事の引用部分は全てWikipedia 湿度からの引用となっています。

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