湿度を極める！その１の１・・・湿度は奥が深いのだ！

 

よく湿度は難しい／奥が深いという言葉を耳にします。

それはどうしてでしょう？

基礎物理単位でよく使うのは℃／Ｐａ／ｍ／Ｋｇ等たくさんあるのですが、

どれも基本単独で使える単位であります。

湿度の代表的な種類が上図なのですが、

湿度は単位から見てもたくさんあるのですね。

 

相対湿度 Relative Humidity・・・％
（他の単位と混合して使用する場合、％ｒｈを使用するときもあります。)

絶対湿度 Absolute Humidity・・・g/m3

飽和水蒸気圧 Pressure of satulated water vapor・・・Ｐａ
おっと湿度なのに圧力の単位で表しています。

 

混合比 Humidity Mixing Ratio・・・kg/kg

露点／霜点 Dew Point／Frost point・・・℃

 

今度は質量と温度の単位で湿度を表すのですね。

 

この他にも業界単位で使う変わったものもあるのですが、

湿度の単位は「大気中における」という定義がベースになっています。

ところが最近では不活性ガス中でも水分単位を用いるので・・・

水分＞湿度というように広域的な意味合いで水分計測という言葉を使う機会が多くなりました。

 

さて、この地球の大気を分子・原子で表してみましょう。

このキャラクターの漫画を書くために時間がかかりブログ更新が遅れたのですよ（笑

大気の成分の大半は窒素ですね。　Ｎ_２→７８％

お次は酸素です。　Ｏ_２→２１％

その次がアルゴンさん。　Ａｒ→１％弱

水分は０～４％という感じで変動します。

それを１００匹に例えて昆虫で表してみました。

 

湿度を足すと１００％（１００匹）を越えてしまうので・・・

イメージとしては水の分子はその他の分子の隙間に溶け込むような感じで捉えると良いと思います。

これもまた湿度が難解だという｢根っこ｣になっています。

 

あれ？・・・温暖化が問題の二酸化炭素が抜けています。

実は二酸化炭素の割合は０．０４％。

昔は０．０２％程度でありました。

当然１００匹の絵では描き込むことが出来ません。

１０．０００匹の絵を描けば４匹書き込むことが出来ます。

この小さな割合の変化が重要な環境問題になるのですから、

地球という惑星はとってもデリケートだと言えるのです。

 

さて、もう一度この絵を見てください。

上に圧力計を付けています。

実は昆虫で分子を表したのには訳があります。

つまり気体中で分子は運動・移動をしているので、

圧力センサ部に昆虫が衝突しそれにより圧力として捉えているという事を言いたいのです。

昆虫は温度が高くなると活発になるのでイメージとしても合っていますね。

 

さらに・・・

絶対湿度・混合比は重さ単位なので分子にも重量があるのでこの絵でも表現できるのであります。

窒素／Ｎ_２→分子量２８

酸素／Ｏ_２→分子量３０

アルゴン／Ａｒ→分子量４０

水／Ｈ_２Ｏ→分子量１８という重さです。

ちなみに単位体積である1立方㎝には何個の分子数があるのでしょう。

 

なんと2.7×10¹⁹個なので・・・

２７．０００．０００．０００．０００．０００．０００個

日本語にすると２７．０００京（10¹⁶）となります。

そう・・・世界最高水準のスーパーコンピュータ「京」が1立方㎝の中にある感じです。

 

いろいろ湿度の物理単位から説明しましたが厄介なのはやはり相対湿度だと思います。

Ｕ(相対湿度)＝e/es✕１００

e：水蒸気圧（Pa） es：飽和水蒸気圧（Pa）

これは百分率なので分子と分母の単位（Pa）が相殺されて消えているのです。

｢科学なのに単位を消すなよ～！｣と思うのですが・・・

伝統的な物理単位なのでしょうがないのですね。

 

さて、次は相対湿度の基礎を説明しましょう！

 

昆虫ポスター作成は第一科学 田村製作