冬に窓ガラスが曇る理由はなんだろう?気温差と露点について考えよう!

なぜ窓ガラスがくもる?

水滴がついた窓ガラスにお絵かきした経験が誰にでもありますよね

あれってなんで曇るの?

今回はなぜ窓ガラスに水滴がついていたのか考えていきますが、この現象っていつの季節に起こりますか?

冬!

正解です!この現象は冬に多く見られます。

しかし、なぜ冬なんでしょうか?もう1つ考えてみましょう。

窓ガラスに水滴以外にも、夏にも同じような現象があります。

冷蔵庫から出したジュースをほかっておくとこんな風になっていませんか?

確かにビンやコップに水滴がついてる時があるな

この水滴が見られるのは夏が多いですね。

しかし、なぜ水滴がついたんでしょうか?

ビンの中身が冷たいからかな?

そうです!大正解!!

これらの水滴の秘密は「温度差」なんです!

窓ガラスの場合は「寒い外」と「暖かい部屋」、ジュースの場合は、「冷たい氷」と「高い気温」のように、温度の差がポイントになります。

温度が高いものと低いものがあるとどうやら水滴が現れるようですが、どこに現れているかに注目しましょう。

暖かい部屋のガラスと冷たいコップの外側に水滴が現れていますが、これは「暖かい空気が冷やされている」という点が共通していませんか?

なんとなく水滴の秘密がわかりますね。

暖かい空気冷やされると水滴が発生する

じゃあ今回はこの水滴の謎を解明していきましょう!

水滴がたくさん発生する条件

暖かい空気が冷やされて飽和水蒸気量が減るから水蒸気量が水滴として現れることがわかりましたね。

じゃあどうやったらたくさんの水滴を集めることができるでしょう?

もっと冷やせばいい!

そうですね!温度差が大切なんです。

じゃあ逆に暖かい空気の温度を上げる&湿度を上げても発生する水滴は増えるはずですよね。

少し実験してみます。

ビーカーの中に加熱した水をいれて、その上に水をいれた丸底フラスコを置きました

ビーカーの内部はたくさんの水蒸気がありますし、お湯に温められているからこの空気の飽和水蒸気量は大きいですね。

なので、フラスコの底にすぐにたくさんの水滴が集まりました

この実験のように、温度差が大きいとたくさんの水滴が発生することがわかりますね。

ラーメンを食べてるとメガネがくもるのと同じか

そうです!水滴の謎について解明しましょう!

温度差が大きいほど多くの水滴が発生する

今回の課題

温度差によって水滴が発生する理由は何?

水滴を発生させる実験

温度差で水滴ができるなら温度差を作ればいいの?

はい!そういうことです!

夏の暑い日のコップに現れる水滴のように、コップの中に氷を入れて、何℃で水滴が出てくるか調べてみましょう!

この実験のポイントは「外の空気の温度&湿度」と「コップの温度」です。

実験装置はこのようにシンプルです。

工夫は2つあって、金属製のコップを使っていることとコップにセロハンテープが貼ってあることです。

金属製のコップを使う理由

外の空気を冷やすことで水滴を発生させているからコップからの温度が伝わりやすい金属のコップを使っています。

セロハンテープを貼る理由

温度を徐々に下げていくと露点に達して、水滴が現れますが、コップにセロハンテープを貼っておくと変化がわかりやすいから貼っています。

実験道具には工夫があるんだねぇ

くみ置きの水に氷を入れて、温度を下げていきます。

そして、金属のコップに水滴が現れた時の気温と水温の差を調べてみましょう。

実験の精度を上げるには、1回目の実験で水滴が現れる大体の温度を測っておいて、2回目の実験でその温度付近でゆっくり温度を下げていくといいですね。

結果

水を冷やしていくと表面に水滴がつきました!

セロハンテープを貼ると見やすいね!

水滴が現れた時の温度を測るとこうなっていました。

結果は、

気温:24℃の時に、水温:7℃まで下げると水滴が発生する

となりました!

結構温度に差があるね

7℃まで冷やすとコップの表面に水滴が現れましたね。

このように水蒸気を含む空気が冷えて水滴が出来る温度を露点といいます。

温度なのに露点って言うんだね

そうですね、確かに少しわかりにくいかもしれません。

そーいうものって覚えてしまってください。

今回の実験から、この部屋の空気の露点は7℃といえますね。

露点にはその空気の温度と湿度が深く関係しています

気温と湿度が分かれば、なんと計算だけで露点を求めることができます

計算の方法は次回の学習で学びましょう♪

露点は空気の温度&湿度で決まる

今回のまとめ

暖かい空気が冷やされた時に水滴が発生する

空気中の水蒸気が液体に状態変化する温度を露点という

今回のまとめクイズ!

冬の窓ガラスに水滴がつく現象と関係が深いものは次の内どれ?
コップに水滴がつく理由
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次の学習も一緒に頑張ろうね!

次の学習

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プロフィール
ゆうしろ

私立中・高一貫校の現役理科教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
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