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生徒:水蒸気 先生:正解。今授業をやっている教室内の空気に水蒸気が含まれているけど、それって見える? 生徒:見えない 先生:その通り。つまり 水滴は見える けど、 水蒸気は見えない んだ。水滴が水蒸気の状態になると空気の中に入り込んでしまうので見えなくなるよ。逆に言うと、水蒸気が冷やされると状態が水滴に変わって出てくることがある。そうすると目に見えるんだ。 先生:では軽く質問するけど、やかんに水を入れて火にかけると沸騰するね。あのときに出る白い湯気、あれは水滴か水蒸気どっち? 生徒:水滴 先生:そう、 水滴 なんだ。白っぽく 見えているから ね。そして湯気はそのうち見えなくなるね。それは水蒸気となって空気中に入り込んだからだよ。見えなくなったということは水蒸気に変化したということだ。 飽和水蒸気量と湿度 先生:次に飽和水蒸気量と湿度について説明しよう。まず 飽和水蒸気量 だけど、これは 空気1㎥中に含まれる限界の水蒸気の量のこと だ。温度が高くなると限界が大きくなり、温度が下がると限界が小さくなるよ。それをざっくりとまとめたのがさっきの問題で出ていた表だ。以下再掲するね。 先生:例えば0℃の空気が1㎥あったとしよう。この空気1㎥の中に何gまで水蒸気を入れられると書いてある? 生徒:5g 先生:そう、5g まで入れられるということだ。これをイメージ図にすると以下の通り。 先生:ではここに水蒸気を限界まで入れてみよう。そうすると何g まで 水蒸気を入れられる? 先生:その通り。もし5gより多く入れても限界を超えてしまうね。だから5g まで だ。そうすると以下の状態になる。青色が水蒸気を表しているよ。実際には見えないけどね。 先生:そこでこの空気の湿度が何%なのか考えよう。ズバリ、見た感じで何%? 中2理科「湿度の計算の仕方」湿度・水蒸気量・露点の計算問題 | Pikuu. 生徒:100% 先生:その通りだ。「飽和している=満タン状態」という意味なのだけど、今いっぱいに満たされているね。この状態が湿度100%なんだ。もし半分入ってたら50%だよ。 先生:で、湿度というのは 飽和水蒸気量に対して実際に含まれている水蒸気の割合をパーセント(%)で表したもの だ。つまり5gまで水蒸気を入れられる所に5g入れて、割合を分数で表すと5/5(5分の5)=1だ。100倍するとパーセントになって答えは100%。今はまだ感覚的に満タンの時は100%だ、くらいの理解でいいよ。 先生:では次。今5gまで入るうち5gの水蒸気が入っている0℃の空気があるけど、これをこのまま温めて11℃まで温度をあげたとしよう。そうすると飽和水蒸気量(器の大きさ)が変わるね。 先生:11℃だと何g まで 入れられる大きさになる?
6なので、100倍して湿度は 60% だ。 解説(2) 温度を上げても中に入っている水蒸気の量は変わらず 6g のままだ。 解説(3) 15℃の空気は13gまで水蒸気を入れることが出来る。そのうち6g入っているので分数で表すと6/13となる。6÷13=0. 461…だ。100倍して46. 1…%なので、小数第1位を四捨五入して およそ46% 。 解説(4) 中に水蒸気が6g入っているので、飽和水蒸気量が6g/㎥となっている温度を表から探そう。6g/㎥となっているのは 3℃ だ。これでギリギリ満タン状態の露点だから、ここから少しでも温度が下がると水滴が出来るね。 解説(5) ギリギリ満タン状態の露点の時の湿度は 100% だ。6gまで入るところに水蒸気が6g入っているから6/6=1だね。100倍して 100% と答えを出してもいいよ。 解説(6) 露点以下の温度に下げると器が小さくなっていくけど、温度を下げてもこぼれ、更に温度を下げてもこぼれる。ずっと器の大きさと中に入っている水蒸気の量は同じだ。つまり湿度 100% 。 解説(7) 0℃の空気の飽和水蒸気量は5gとなっている。だから中に入っている水蒸気量も 5g だ。 解説(8) もともと6g水蒸気が入っていたけど、温度が0℃に下がって器の大きさが5gになった状態だ。以下イメージ図で左側の状態だ。 6gの水蒸気のうち5gまでが水蒸気のままでいられるから、差の 1g がこぼれて生じた水滴となる。 問題演習2 先生:では問題演習第2弾のプリントを配るよ。8問あるから解いていこう。解き終わったら答え合わせと解説をするから戻ってきてね。では始め!
生徒:6g 先生:その通り。器の大きさが6gだから、水蒸気も6gまで中に入っていられるね。では2番、湿度は何%? 先生:その通り。6gまで入るところに6g入っているということは、割合は6/6=1だ。100倍して100%。 先生:では3番、何gの水滴が出てきた? 生徒:4g 先生:ナイス、正解!空気中に入っていた10gの水蒸気のうち、そのまま水蒸気でいられるのは器の大きさ分の6gだね。 先生:ということは上の図のように、差を10g-6g=4gと求めて、それがこぼれ出た水滴の量だとわかる。で、ここで覚えておいてもらいたいことが1つあるんだ。それは 露点の 飽和水蒸気量が実際に入っている水蒸気の量である という特徴だ。以下具体的に見ていこう。 先生:例として30℃の空気があるとする。そして、その空気を冷やしていったら11℃で露点となり、それより温度が下がると水滴が生じたとしよう。この場合、30℃の空気の中には水蒸気が何g含まれていたと言えるかな?ちなみに11℃の空気の飽和水蒸気量は10gだ。少し時間をあげよう。 先生:では聞くよ。何g? 「湿度」の求め方 ⇒ 計算も楽勝！ | 中２生の「理科」のコツ. 生徒:10g 先生:正解!これは以下の図をイメージして考えると出るね。 先生:30℃の空気の所を見てもわからないし、15℃の所を見てもわからないね。でも11℃の空気の器の大きさ(飽和水蒸気量)は10gで露点だとわかっている。そして露点の特徴は、 器の大きさと中に入っている水蒸気の量が同じ になっているというものだ。だから露点の温度の器の大きさ(飽和水蒸気量)10gがそのまま30℃の時に入っていた水蒸気量だと判断出来るよ。ということで、 露点の 飽和水蒸気量が実際に入っている水蒸気の量である という特徴を押さえておいてね。 先生:ここまでで飽和水蒸気量や湿度を出すやり方を一通り扱ったよ。あとは問題演習を積んで慣れていこう。問題は全部で3パターン用意したから、以下順にやっていこう。 問題演習1 先生:では目標問題と全く同じ問題1のプリントを配るよ。(1)から(8)まで解いていこう。解き終わったら答え合わせと解説をするから戻ってきてね。では始め! 先生:以下画面を見ながら勉強する人のためにプリントの問題を載せておくので使ってね。 問題1 気温11℃の部屋の空気1㎥に水蒸気が6g含まれている。表を参考に、以下の問いに答えなさい。 (3)(2)の時の湿度はおよそ何%になりますか。小数第1位を四捨五入して整数で答えなさい。 問題演習1の解答 先生:では答えを言うよ。以下確認して下さい。 (1)60% (2)6g (3)およそ46% (4)3℃ (5)100% (6)100% (7)5g (8)1g 問題演習1の解説 先生:以下解説をしていこう。必要な部分だけ確認してね。 解説(1) 11℃の空気だと10gまで水蒸気を入れられるけど、そのうち6g入っているので分数で表すと6/10となる。6÷10=0.
こんにちは、育伸開発です。 今回の授業は中2理科の飽和水蒸気量と湿度についてです。そして… 飽和水蒸気量と湿度の関係がよくわからないので理解したい 空気中に入っている水蒸気の量を求められるようになりたい 練習問題を解いて湿度計算できるようにしたい このような方に応える内容となっています。特に練習問題は3パターン用意し、全てに解説を付けました。 学習上のポイント 今回学習する上でのポイントは以下の通りです。今はまだざっと読んでおく程度で構いません。 水滴は見える が 水蒸気は見えない 空気1㎥中に含まれる最大の水蒸気の量を 飽和(ほうわ)水蒸気量 という 湿度は飽和水蒸気量に対して実際に含まれている水蒸気の割合をパーセント(%)で表したもの 湿度は分数で割合をイメージ→計算後に100倍してパーセント(%)に変換する 水蒸気が冷やされて水滴になる境目の温度を 露点(ろてん) といい、湿度は100%になる 露点の飽和水蒸気量が実際に入っている水蒸気の量である では授業にまいりましょう。 割合の復習 先生:では授業を始めます。気を付け、礼。お願いします! 生徒:お願いします! 先生:今日は空気中に含まれる水蒸気の量を求めたり、湿度が何%なのか計算で出せるようにしていくよ。それにあたってまずは小学校5年生の割合内容について復習しておこう。では早速問題出すよ。 問題 バスケットボールでシュートを10回したら3回ゴールに入りました。 1.シュート成功割合を分数で表しなさい 2.分数を割り算の式に直しなさい 3.割合を小数で表しなさい 4.成功割合は何%か答えなさい 先生:では聞いてみよう。1番、成功割合は分数で表すとどうなる? 生徒:3/10(10分の3) 先生:正解。10回中3回の成功なので3/10だ。では2番、その分数を式にすると何÷何? 生徒:3÷10 先生:いいね。分数を割り算の式にするときは「分子÷分母」になるんだった。では3番、3÷10の結果を小数で表して。 生徒:0. 3 先生:その通り。では4番、それは何%?
生徒:言えない 先生:そうだね。まだ3g余裕があるね。ちなみに湿度だけどさっきより高くなって、そうだねぇ、ざっと70%から80%くらいになったかな。たしかめてみよう。今、13gまで入るうち10g実際に水蒸気が入っているね。この状態の割合を分数で表すとどうなる? 生徒:13分の10(10/13) 先生:いいね、その通りだ。それを計算すると10÷13=0. 769…となる。そして×100してパーセントに直すと76. 9…%だ。整数にするとおよそ77%だね。そして話を戻すけど、ここまでの状態では中に入っている水蒸気の量が変わらないのも今まで通り。つまり、まだ水蒸気が水滴に変わることはない(=露点まで温度が下がっていない)よ。 先生:更に温度を11℃まで下げよう。この時の飽和水蒸気量は10gとなっているね。中に入っている水蒸気量も10gだ。では質問するけど、このとき湿度は何%? 先生:いいね、その通りだ。10gまで入れられるうち10g入っているから10/10=1だ。100%だね。そして今回はこの11℃という温度が露点(水滴ができ始める境目の温度)となるよ。なぜなら… 先生:上の図の一番左の状態に ちょうど なったからだ。11℃だと 器の大きさも同じ 10gだから、まさに限界ギリギリの状態だね。この時湿度は100%だ。そしてここから少しでも温度が下がると以下の図のように… 先生:器が10gまで入る大きさより小さくなって、水蒸気が中に入ったままでいられなくなりこぼれるね。 水蒸気がこぼれて水滴となって出てくる んだ。この境目である11℃が今回の 露点 だよ。 先生:実際に冬の寒い日に暖房で部屋の中が暖かいと、窓の内側に水滴がついているよね。これがまさに水蒸気が冷やされて水滴になって出てきたものなんだ。窓の近くの室内の空気って、外が寒いと冷やされるからね。 先生:そうしたら更に3℃まで冷やそう。3℃の空気の飽和水蒸気量(器の大きさ)は6gだ。器の大きさが小さくなるから、とりあえず以下の左の状態になる。 先生:ではここで問題を3問出すよ。 1.3℃の空気中に入っている水蒸気は何gか。 2.このとき湿度は何%か。 3.このとき何gの水滴が出てきたか。 先生:少し時間をあげるから考えてみて。暗算で出来ない計算があったら手元のノートでひっ算計算やってみよう。でははじめ! 先生:では聞いてみよう。1番、空気中に入っている水蒸気は何g?