中２理科の「露点・湿度の計算の仕方」のまとめ・練習問題

「露点・湿度の計算の仕方」についてのまとめです。この単元では、飽和水蒸気量と気温のグラフから、露点、湿度を求めたり、気温・湿度・露店グラフから求めさせたり、グラフに関する出題が多いです。また、雲のでき方を実験で問う問題、湿度の計算問題もよく出ます。そのあたりをみていきましょう。それでは、中２理科の「露点・湿度の計算の仕方」についてのまとめです。

露点

露点とは飽和水蒸気に達したときの温度のことです。

• 飽和…限度いっぱいまで水蒸気を含んだ状態。
• 飽和水蒸気量…空気1m³に含むことができる水蒸気の最大量。単位はg/m³で、気温が高いほど大きい。
• 露点…空気中の水蒸気の一部が凝結し始める温度。気体から液体になるときで、空気中の水蒸気量が大きいほど多い。

湿度

湿度は、空気の湿り具合。単位はパーセント（％）。

湿度の計算

• 湿度（％）＝（空気中に含まれる水蒸気量（g/m³）／そのときの気温の飽和水蒸気量（g/m³））×100

＜練習問題＞
1m³中に10.4gの水蒸気を含む20℃の空気の湿度は何パーセントか。20℃の空気の数飽和水蒸気量は17.3g/m³である。

＜解説・解答＞
先ほどの公式に与えられた数値をそのままあてはめると、
（10.4÷17.3）×100＝60.1

乾湿計と湿度

乾球の示度と乾球と湿球の示度の差を湿度表にあてはめる。湿度が低いほど乾球と湿球の示度の差が大きい。

湿度の性質・変化

気温が高いほど湿度低く、気温が低いほど湿度高い。

• 晴れの日…気温が高くなると湿度は低くなり、気温が低くなると温度は高くなる。気温と湿度は反対の変化。
• 雨の日…普通、湿度は高いのであまり変化しない。

雲のでき方

雲の正体は小さな水滴や氷の結晶である.

1. 空気中のかたまりが上昇。
2. 上空の気圧が低いため、空気のかたまりが膨張（断熱膨張）し、温度が下がる。
3. 露点に達して、水蒸気が凝結し、水滴や氷の結晶になる。
4. こうして、雲ができる

雲ができる条件

雲ができるためには、空気が上昇することを（上昇気流）が絶対必要である。上昇気流が生じるところとして、地面が強く熱せられたとき、低気圧の中心付近、空気が高い山を越える時、前線付近があります。

雨のでき方

1. 雲を作る水滴や氷の結晶が溶けて落下する。
2. 氷の結晶が溶けないで落下する。（雪やひょう）

露

空気中の水蒸気が凝結して付着したもの。水蒸気が直接、氷の結晶になると霜。

霧

空気中の水蒸気が凝結して空気中に浮かんでいるもの.

練習問題1

［問題］下の表は、気温と飽和水蒸気量との関係を示したものである。現在の教室内の気温は20℃で、空気1m³中に11.4gの水蒸気が含まれている。次の各問いに答えよ。

1. この空気は、1m³あたりあと何gの水蒸気を含むことができるか。
2. 教室の体積が200m³だったとすると、あと何gの水蒸気を含むことができるか。
3. このときの教室内の湿度は何％か。小数第2位を四捨五入して求めなさい。
4. この空気を冷やしていったとき、水滴が生じ始めるのは何℃になったときか。
5. 3の温度をこの空気の何というか。
6. 教室の空気を冷やして11℃にしたとき、教室200m³全体で何gの水滴が生じるか。
7. 教室の気温と湿度が変化し、気温が12℃、湿度が60％になったとき、空気1m³中に含まれている水蒸気は何gか。小数第2位を四捨五入し求めなさい。
8. 教室の気温と湿度が変化し、気温が18℃で露点が10℃になった。このときの空気の湿度は何％になるか整数で求めよ。

練習問題1　解答・解説

1. 5.9g
   20℃の飽和水蒸気量（最大含める水蒸気量）が17.3gなので、
   17.3g－11.4g＝5.9g
2. 1180g
   空気1m³中にあと5.9gの水蒸気が入るので、教室200m³中には、
   5.9g×200m³＝1180g
3. 65.9％
   湿度は飽和水蒸気量に対する実際の水蒸気量の割合なので、実際の水蒸気量÷飽和水蒸気量を求めて100倍にすることで求められる。
   11.4÷17.3＝0.6589…
   0.6589×100＝65.9％
4. 13℃
   実際に含まれている水蒸気量は、空気1m³あたり11.4gなので、表で11.4gが飽和水蒸気量になっている気温を探すと13℃になる。この空気を13℃まで冷やすと水蒸気が凝結し、水滴が生じ始める。
5. 露点
   水蒸気が凝結し、水滴に変わり始める温度を露点という。
6. 280g
   空気1m³中に11.4gの水蒸気を含む教室の空気を11℃まで下げると、飽和水蒸気量が10.0gになるので、
   11.4g－10.0g＝1.4g
   空気1m³あたり1.4gの水滴が生じる。教室の体積は200m³なので、
   1.4g×200m³＝280g
   教室全体で280gの水滴が生じることになる。
7. 6.4g
   12℃の飽和水蒸気量は表より10.7g。湿度は飽和水蒸気量に対する実際の水蒸気量の割合なので、この空気中に含まれる水蒸気量は、
   10.7g×60％＝6.42g
   したがって、水蒸気量は6.4gとなる。
8. 61％
   気温が18℃なので、飽和水蒸気量は15.4g。露点が10℃ということは、10℃の飽和水蒸気量より9.4gの水蒸気が含まれていることがわかる。
   9.4÷15.4＝0.610…
   0.610×100＝61％

練習問題2

次の問いに答えよ。ただし、（　　　　）には適語を入れよ。

1. 飽和水蒸気量とは空気1m³に含むことのできる（　　　　）である。
2. 飽和水蒸気量は気温が低くなると（　　　　）くなる。
3. 空気中の水蒸気が冷やされて水滴に変わる温度を（　　　　）という。
4. 湿度とは空気の湿りけのことで、空気中の水蒸気量が（　　　　）に対してどのくらいの割合かを%で示す。
5. 1m³の空気中に含まれる水蒸気量は（　　　　）の飽和水蒸気量と等しい。
6. 気温が同じなら空気中に含まれ水蒸気量が多いほど湿度は（　　　　）くなる。
7. 空気中に含まれる水蒸気量が同じなら、気温が高いほうが湿度は（　　　　）くなる。
8. 空気中の水蒸気が凝結し、水滴になる温度を何というか。
9. 空気のしめりぐあいを何というか。
10. 湿度（%）を求める公式を書け。

解答

1. 最大の水蒸気の量
2. 小さ
3. 露点
4. 飽和水蒸気量
5. 露点
6. 高
7. 低
8. 露点
9. 湿度
10. 湿度＝空気1立方メートル中に含まれる水蒸気量÷そのときの気温での飽和水蒸気量×100