水分の蒸発について

質問

水分が蒸発する仕組みについて質問なんですが、

冬場、暖かい部屋の窓ガラスって外気との差で曇ってますよね。
でも窓を開けてしばらくすると窓ガラスの曇りがとれますし、
夏場でも急に冷房の効いた部屋に入ると眼鏡が曇ったりするんですが、
しばらくしたらとれます。

あの曇ってる水分が蒸発するのはどういう原理なのかちょっと分からないんです。
中学生の姪に質問されて間違ったことを教えるわけにもいかず困ってます。
ご存知の方、教えてください。

回答No.2

38endoh · ベストアンサー

小学校から高校までの間，水は，

　0℃未満では氷のみ（固体），
　0℃では氷と水の共存，
　0℃より大きくて100℃未満では水のみ（液体），
　100℃では水と水蒸気の共存，
　100℃より大きいと水蒸気のみ（気体）。

と習います。これは水の三態と呼ばれているものです。しかし，これでは「湿度」の存在を説明できませんね。

> あの曇ってる水分が蒸発するのはどういう原理なのか

ご質問の内容は，なぜ100℃以下なのに水が気化するのか，ということで宜しいでしょうか？　高校までで習う水の三態の温度変化は「相転移」という概念です。室温での水の蒸発を考えるには，もう一つ「相平衡」という概念が必要なのです。

相平衡を非常に大雑把に説明しますと「二つの相（例えば液相と気相）が常に一定の比率になりたがる」という性質です。つまり，気相が少なすぎても不安定で気化が進み，多すぎても不安定で凝縮が起こり，という感じでちょうどいい比率があるということです。前者は洗濯物を乾燥させ，後者は窓ガラスを結露させる訳です。

これでは「相転移」と矛盾するではないか，とお思いかもしれませんが，相転移は主に物質内部での話，相平衡は物質の表面での話なので，両者は同時に成り立っても矛盾しないのです。つまり室温では「水の表面は相平衡のため気化が起こるが，内部から気化する相転移は起こらない」のです。ちゃんと日本語にもすみわけがあって，相平衡による気化は「蒸発」，相転移による気化は「沸騰」といいますね。

ちなみに，気化のしやすさは「蒸気圧」という定数で与えられます。水の蒸気圧は，0℃から100℃の範囲内で温度と共に上昇しますが，これは高温であるほど気化しやすいということを示しています。

以下のURLも参考にしてください。

http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=75139
http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=40492
http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=106726

お礼

回答ありがとうございます。
指摘されて気付いたんですが、言われてみれば確かに
100℃以下なのに水が気化するのか疑問ですね。
URLも見せて頂きました。
何気に私とよく似た事で悩んでる人がいて嬉しかったです。
ありがとうございました。

回答No.4

wolv

夏場めがねが曇るのは「冷房の効いた部屋にしばらくいて、その後そとに出た場合」ではないですか？（経験があります）

これは、冷えためがねに、暖かくやや湿った外の空気の水分が結露しているわけです。しばらくすると、めがねの温度が外気と同程度になり、曇りがとれるわけです。

お礼

回答ありがとうございます。逆に書いてましたね（笑）
「冷房の効いた部屋にしばらくいて、その後そとに出た場合に眼鏡が曇る」で正しいです。
眼鏡が曇るのって結構困るんですよね、車から出た瞬間眼鏡が曇って
通行人に笑われた事がありますよ。
ありがとうございました。

回答No.3

kumiko4004

それは、ある温度に対する水蒸気の飽和度に関係すると思います。
暖かい空気で、100の内80水蒸気が飽和していて、いきなり冷たい所に入ると、100の値が50に下がってその余り分の30（80-50＝30）が水滴となってでるって事です。簡単に言うと。
暖かいところは沢山水蒸気を持つ事ができて、冷たい所では、少ししか水蒸気を持つ事ができない。その差で水滴がでたり、水滴がなくなったりするわけです。
冷たい外気を取り込むと水滴が取れると言う事は、外気との空気の入れ替えが行われたからだと言う事だと思います。
子供さんに簡単に説明できるものとして氷の入ったコップで簡単に説明がつくと思いますよ！

お礼

回答ありがとうございます。
夏場は湿度が高くて冬場乾燥するのはそーゆー事だったんですね。
今度コップに氷を入れて実践してみたいと思います。
ありがとうございました。

回答No.1

acacia7

まず、水が気相と液相で共存するのは平衡状態では
気化と液化の速度がつりあう場合です。

冬場の窓ガラス表面では温度が外気により下がっています。
室温は温度の高くなっており、飽和水蒸気量が多く、
窓表面では飽和水蒸気量が少なくなります。
そこで、多湿の室内の空気がガラス表面で冷却された場合に、
結露を生じるわけです。
この場合、窓をあけてしばらくすると、室温が下がるため、
室内の空気の飽和水蒸気量がさがり、空気中の水自体が減るため、
窓表面でも過飽和な状態が発生しないので、
気化の速度が、液化の速度を上回り、蒸発するのです。

目がねの場合もおおよそ同様で、
目がねの内側の多湿の空気が冷房により冷却され、結露。
その後、周りの空気と換気され、
湿度が室内の空気と同程度になると蒸発します。

お礼

朝早くから答えて下さってありがとうございます。
なるほど、飽和水蒸気量ですか。
こんなに早く回答して貰えるなんて思ってもみませんでした（笑）
ありがとうございます。