水蒸気圧について

質問

飽和水蒸気圧が温度に依存するのは分かりますが、飽和していない時の水蒸気圧と温度の関係はどのようになるのでしょう？

たとえば、30℃の時の飽和水蒸気圧は、42.41hPaになるそうです。
この空気塊をたとえば40℃まで加熱した場合、その水蒸気の分圧はやっぱり42.41hPaになるのでしょうか？

回答No.1

Saturn5 · ベストアンサー

＞飽和していない時の水蒸気圧と温度の関係はどのようになるのでしょう？
温度と飽和水蒸気圧の関係はありますが、温度と水蒸気圧の関係はありまえん。
いえることは、水蒸気圧は必ず飽和水蒸気圧以下になることだけです。
すなわち、上限の値はわかっていますが、下限の値はわからないということです。

＞この空気塊をたとえば40℃まで加熱した場合、その水蒸気の分圧はやっぱり42.41hPa
加熱すると飽和水蒸気圧は大きくなります。
しかし、水蒸気の量がかわるわけではありませんので、体積変化などを考えなければ
水蒸気圧は４２．４１ｈＰａのままです。

お礼

Saturn5さん、どうもありがとうございました。

元はといえば、気象予報士試験の第38回再試験一般知識問3の問題で湧いた疑問でした。
問題では「ただし，気圧は一定であるとし…」と断っているので、低圧加熱だったんですよね。

どうも“水蒸気圧”という概念がピンと来ないのですが、
おかげさまで少し理解が深まりました。

回答No.4

htms42

「飽和水蒸気圧」という言葉は意味がはっきりしています。
水蒸気も気体ですから圧力で表すことができます。
「飽和」という状態が存在することも確かです。
であればその時の水蒸気の圧力を「飽和水蒸気圧」と呼んで何の差しさわりもありません。
圧力を使わずに質量で表さなければいけないなんて化学でも物理でも考えてはいません。

化学で出てくる数値は平衡状態を前提にしたものですから用語もその前提で使われることが多いです。化学便覧のような学会で編集しているデータブックでは飽和蒸気圧の意味で単に蒸気圧と書いてあります。それは平衡状態が実現していればその状態は飽和と同じ状態になっているからです。

化学辞典（東京化学同人）で「蒸気圧」を引くと
「ふつうは液体と平衡状態にあるその物質の蒸気の飽和蒸気圧を指す」
と説明されています。
液体との平衡が実現していない気体について考えるときは蒸気圧、飽和蒸気圧の２つを区別して使うことになります。

気象学の分野で飽和を質量をつかってあらわしているというのは雨がどれだけ降るかが求めやすいようになっているからです。

お礼

htms42さん、どうもありがとうございました。

水蒸気の量を絶対湿度や相対湿度で表すのは分かるのですが、
どうも“水蒸気圧”という概念がピンと来ません。
でもおかげさまで少し理解が深まりました。

どうもありがとうございました。

回答No.3

Lenova2012

空気線図をご存じでしょうか、乾球温度・湿球温度が分かれば水蒸気分圧が一目で分かるようになっています。ご参考までに一般的に通用する空気線図のＵＲＬを添付します、使い方についてはネットで調べてみてください。

参考URL：

http://www.eccj.or.jp/b_tuning/gdbook/6_1.pdf

お礼

Lenova2012さん、どうもありがとうございました。
すごいものをご存知ですね!
これがあれば特別な測定機器がなくても、
水蒸気圧や絶対湿度、露点温度まで分かるのですか?
さっそく大きくプリントしました。

ホントにどうもありがとうございました。

回答No.2

ORUKA1951

★飽和水蒸気圧と言う言葉は無い!!
　あくまで水蒸気圧ないし、飽和水蒸気量
　きちんと区別しましょう。

　水蒸気圧は、温度に依存する値ですから、空気中の水蒸気の分圧がこの値より小さいと、平衡は気化に移動します。　(とうぜん、温度が下がりますから、水に濡れたら寒い)逆に大気中の分圧が高いと平衡は凝結に移動しますから、温度は上昇する。蒸料理とか

　飽和水蒸気量は「1m3の空間に存在できる水蒸気の質量をgで表したもの」です。

水蒸気圧とは
液相　　　気相
-_-_-_-_|
-_-_-(蒸気圧)⇒
-_-_-_-_|
と、液相にある物質が気化するときの圧力ですから、
飽和したら、
-_-_-_-_|
-_-_-(蒸気圧)⇒
-_-_-_←(凝縮圧)- が平衡
-_-_-_-_|
　なので、0になり、矛盾してしまう。

★飽和水蒸気量は気象学では、しばしば水蒸気圧から算出される水蒸気量と異なる値を用いることがあります。いわゆる過冷却など・・

＞この空気塊をたとえば40℃まで加熱した場合、その水蒸気の分圧はやっぱり42.41hPaになるのでしょうか？
　いいえ、
　出発点の水蒸気の分圧と温度、そして重要な圧力が書かれていません。
例えば、20℃で23hPaの水蒸気を含む気体の場合
・定圧(一定の圧力)で加熱した場合は、水蒸気も気体ですから、シャルルの法則( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B7%E3%83%A3%E3%83%AB%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87 )に従って他の気体と一緒に体積が増大しますから、物質量の割合が代わらないので、そのまま23hPaのままです。

・定容(同容積)で加熱した場合は、ボイルの法則( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%82%A4%E3%83%AB%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87 )により、全体の圧力が増大しますから、水蒸気の分圧も上昇します。(273+30)/(273+20) = 1.11 すなわち、25.3hPaになります。

　⇒飽和水蒸気量 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%A3%BD%E5%92%8C%E6%B0%B4%E8%92%B8%E6%B0%97%E9%87%8F )
　⇒蒸気圧 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E8%92%B8%E6%B0%97%E5%9C%A7#.E6.B0.B4.E3.81.AE.E8.92.B8.E6.B0.97.E5.9C.A7 )

　いずれにしても飽和水蒸気量と言う言葉はおかしいです。

お礼

ORUKA1951さん、どうもありがとうございました。
“飽和水蒸気圧”という言葉はないですか?

元はといえば、気象予報士試験の第38回再試験一般知識問3の問題で湧いた疑問でした。
問題では「ただし，気圧は一定であるとし…」と断っているので、低圧加熱だったんですよね。
水蒸気量という考え方ならわかりやすいのですが、
どうも“水蒸気圧”という概念がピンと来ないものですから。
でもおかげさまで少し理解が深まりました。