風が強いと洗濯物が早く乾く理由

質問

以下の問題なのですが、ネルンスト・ノイエス・ホイットニーの式
J = D (Cs-C)/h　　dc/dt=kD(Cs-C)/hと関係がありそうだとは思うのですが、どうもしっくりきません。よろしければご教授ください。

「風が強ければ、なぜ洗濯物が早く乾くのかを説明せよ」

なにとぞよろしくお願いいたします。

回答No.5

TaRSu · ベストアンサー

洗濯物が乾くのは、洗濯物についた水が蒸発するからです。

洗濯物の水が蒸発し始めると、洗濯物近傍の空気における水蒸気の分圧（以下、水蒸気圧）はほぼ飽和状態です。
しかし、洗濯物から少し離れたところの空気では飽和蒸気圧より低くなっています。
したがって、水蒸気は洗濯物近傍からゆっくりと流れていきます（拡散します）。
流れたぶんだけ、洗濯物から蒸発する余地が出来ます。
すなわち、蒸発速度は流れる速度に比例している関係を予想できます。

風が吹くと、洗濯物近傍の水蒸気は本来の伝達速度に風による伝達速度が加わります。
すると洗濯物近傍の水蒸気圧の勾配は先ほどよりも大きくなり、洗濯物からも水が蒸発しやすくなる。
と、そう言う原理でしょう。

湿度が低いと蒸発が速くなる、かどうかは確かに分からないですね。
しかし少なくとも「飽和ならそれ以上蒸発しない」ことは認められるわけで、洗濯物の近傍に水蒸気飽和層があれば洗濯物からは蒸発できないわけです。
飽和層の水蒸気がいかに速くまわりに拡散するかが蒸発の律速段階になりえます。
ある程度以上もとの水蒸気圧（＝湿度）が大きければ、拡散速度も遅くなり、拡散が蒸発を律速する、と、そういうことでしょう。たぶん。

拡散速度が大きければその関係は崩れて、蒸発速度の律速段階は蒸発速度自体になると思われますが、まあそれはそれで速くなってるのでいいのです。

そんな感じで説明ついてるんじゃないですかね。
言葉遣いが怪しいのは見逃してやってください。
あと、常識的には風じゃ気圧は変わりません。気圧って何百kmも上空から積み重なってる空気の圧力ですから。念のため。

お礼

ご回答ありがとうございます。
ご丁寧な解説、参考になりました。

ありがとうございました。

回答No.4

kiki360

ぬれた洗濯物の周囲に大気圏のような湿度の高い膜があって、
風が吹くと、湿った空気から乾燥した空気へ送り替えるから？

湿度が低いほうが蒸発も早い、というのは生活感覚であって物理的にどのように説明がつくのかは甚だ疑問ですが。

お礼

ご回答ありがとうございます。
そうですよねえ。確かに生活感覚なんですが、そうした日常的常識を物理化学的に説明するというのが大事らしいです。たとえば、この物理化学の講義では、「コロイド化学」にて「空がなぜ青いのかを説明せよ」という課題もありました。

ありがとうございました。

回答No.3

selica-ss3

伝熱工学より流れと熱の概念から、、、。
洗濯物が乾くというのは熱の移動により洗濯物から空気への熱移動が起こったと考えることができます。この物体から物体への熱の移動を熱伝達といい、各状況によって変動する物性値です。この熱伝達率は当然風の流れが強いほど強くなります。スープを強く「ふーふー」すると弱く吹くよりすぐに冷めますよね。それです。ごめんなさい式の意味はまったく分からないです。ただこれじゃなかったら
「空気が強く流れることによりその空間の気圧が下がるため蒸気圧もさがり、水が通常より蒸発しやすくなる」
でしょうか？富士山の山頂だと気圧が低く１００度まで上がらずに８０度程度で沸騰、蒸発してしまうやつです。

補足

ご回答ありがとうございます。なるほど「伝熱工学」という分野で説明できるのですね。当方は薬学部の「物理化学」の講義での課題でして
ちなみに最初の式はdc/dt=S/V・Ｄ(Cs-C)/h　は
C:溶液中の溶質濃度
Cs：飽和層の溶質濃度
h:拡散層の厚さ
V：溶液の体積
S:固体の表面積
D：拡散係数
というものです。

ご回答ありがとうございました。

回答No.2

physicsache

スープを冷ます時に、フーフーと息を吹くのと同じですね。
気化熱について知っていますか？

その難しい式については、全く分かりません・・・

お礼

ご回答ありがとうございます。気化熱は知っていますが、
物理化学の講義にて担当教員が、ネルンスト・ノイエス・ホイットニーの式
J = D (Cs-C)/h　　dc/dt=kD(Cs-C)/hを用いて説明できるとのことでして、質問させていただいた次第です。

ありがとうございました。

回答No.1

totovc

これはひょっとして学校の課題か何かでしょうか？

補足

大学の物理化学の「拡散」（フィックの拡散法則）に関連した課題です。