大気は飽和しているのか？

質問

こんにちは。宜しくお願い致します。

冬になると空気が乾いて喉が痛くなりやすいですが、これは何故でしょうか。よく北風つまり大陸風が吹くため、空気が乾燥しているなどといいますが、基本的に大気は飽和しているのでしょうか。

それと冬に空気が乾燥し易くなるのは、気温とも関係があるのでしょうか（飽和水蒸気量）。海や川湖という巨大な水たまりがあるのに、何故空気は私たちの身体から水を奪うのでしょうか。雲がある場合はどうなるのでしょう。この辺りよく分かりません。

日常的な疑問でした。ご回答いただけないでしょうか。よろしくお願いいたします。

回答No.1

myeyesonly · ベストアンサー

こんにちは。
申し訳ないのですが、ご質問は日本語になってません。

科学というのは、多くの研究者が情報を共有できるように用語や言葉の使い方が厳密に決められているのです。
これはどの分野の科学でもそうです。

「飽和」というのは、二つの物質の相互の関係になりますので、「空気」だけで飽和する、という事はないです。
ご質問内容からすると、「空気が水蒸気で飽和している」という意味のように受け取れますので、そう考えて回答いたします。

空気が水蒸気で飽和した場合、あとちょっとでも水蒸気が増えると水の粒が発生してしまいます。
空中で発生すれば霧や雲になりますし、窓ガラスなどがあれば曇ったり露がついたりします。

逆にいうと、雲や霧の中、というのは、空気は水蒸気で飽和しています。

普段、家の中とかだと、やかんでお湯を沸かしても部屋中が湯気で一杯になる事はないですね。
やかんから出た湯気はいつのまにか消えてしまいます。
これは湯気という目に見えるレベルの水の粒が蒸発して水蒸気になった事を意味しますので、まだ空中に水蒸気が入る余地がある、という事になります。
従って部屋の中の空気は通常飽和していません。

飽和した時、何グラムの水が水蒸気で存在していられるか、というのを「飽和水蒸気量」といい、実際にある水蒸気の量が飽和水蒸気量の何％になるか、というのが相対湿度と呼ばれ、通常、湿度として％で現される量です。
その飽和水蒸気量は温度や気圧によって変わりますので、暖かい時と寒い時では全然数字が変わります。

冬で寒くなっても、水蒸気が飽和してる状態では、体の表面の水分が蒸発して熱を奪うという事は起こりませんが、体の表面の空気に熱が伝わるので、体は冷えます。
これは冬だと、空気と体の温度差が大きくなる事で逃げる熱量が増えるからですが、空気が水蒸気で飽和していない場合は、更に、体の表面から水分が蒸発して気化熱を奪うので、非常に寒くなります。

冬に空気が乾燥するのは、単純な理由付けは出来ないのですが、寒い所ほど、飽和水蒸気量が少ないので、そのままの状態でちょっと温度が上がっただけでも飽和水蒸気量が増えるため、そのままの水蒸気量では、相対湿度が下がる事によります。

お礼

なるほど！雲や霧のなかの空気は水蒸気飽和している、相対湿度の意味など分かりました。

冬など寒いときに人肌が乾燥しやすくなるのは、体温のために周りの空気の飽和水蒸気量が上がって蒸発し易くなるのかなあ、なんて思っていましたがこれはどうなのでしょう。影響はあまりないのでしょうか。

以上、ありがとうございました！

補足

其の通り、後から気づいたことですが、タイトルに「の水蒸気は」という節が抜けておりました。

回答No.2

slate

具体的なデータとして、
飽和蒸気圧の計測データです（気象庁）
「http://www.data.jma.go.jp/obd/stats/etrn/view/smp.php?prec_no=44&prec_ch=%93%8C%8B%9E%93s&block_no=47662&block_ch=%93%8C%8B%9E&year=&month=&day=&view=a7」

＞海や川湖という巨大な水たまりがあるのに、何故空気は私たちの身体から水を奪うのでしょうか。雲がある場合はどうなるのでしょう。

水が水蒸気として空気中に分散する際でも、
速度ということが常に関係しています。
常に平衡状態が成り立っていれば、確かに全世界相対湿度100%となるかもしれませんが、あぶられたりひやされたり、そして熱の移動も時間がかかりますので、熱や湿度の局地的な違いはどうしても発生します。

で、冬が乾燥しているのは、大陸を経由してくる風は、山をとおる際、雪や雨になって空気中の水分が少なくなります。夏は逆にそのケースがすくないため、空気中の水分がそのまま保持される、ということもあります。

肌の乾燥、ということについては、体温により空気が暖められる際に、飽和蒸気圧が上昇し、ということが原因のようです。
また、夏場と違って人体が汗をあまりかかない、ということも大きい気がします。

お礼

＞冬が乾燥しているのは、大陸を経由してくる風は、山をとおる際、雪や雨になって空気中の水分が少なくなります。夏は逆にそのケースがすくないため、空気中の水分がそのまま保持される、ということもあります。

なるほど！確かにそうですね。標高が高いほど圧力が小さいのでシャルルの法則により相対的に温度が下がります。すると飽和水蒸気量が低下し水分は凝固や液化をするため水分含有量が低下し、その空気団が私たちの住む場所に流れてくるため、喉が痛くなったりするわけですね。

海や湖のような水源があるにも関わらず以上のような空気の動きがあるため、直ぐに気液平衡状態に達せず、乾燥したままの空気がやってくるというわけですか！

夏場はその逆を考えて、更に日本であれば海側から空気団がやってくることから、含有水蒸気量が相対的に高くなるという。

始めは不揮発性溶質による蒸気圧降下など関係するのかなと思っていましたが、そこまで考えなくても大方の部分は理解できるようですね！

少しははっきりしてきました。ありがとうございました！

補足

自分への訂正ですが、
＞高が高いほど圧力が小さいのでシャルルの法則により相対的に温度が下がります。

というのはちょっと単純に考えすぎですね^^;　もっと調べてみます。