2 水の循環

1.水の状態変化と潜熱

1-1 3態

物質には3種類の状態、つまり固体、液体、気体があり、これを3態(3相)といいます。その違いは次の通りです。

 気体では分子間力がほとんど無視していいほど弱く、粒子はバラバラの状態で飛び回っている。

そのため、温度と圧力により体積は大きく変わり、形も定まっていない。

 液体では分子間力は弱くなり、粒子は不規則に集合している。

そのため容易に形を変えることができるが、体積はほとんど変わらない。

 個体では分子間力が強く分子は規則正しく集合している。

粒子通しの隙間がほとんどないので、一定の形と体積を保っている。

関連記事 ⇒ 「水の状態変化1~5」

1-2 状態変化

状態変化とは3態の間で変化することです。

1-3 潜熱と顕熱

潜熱・・状態変化に伴う熱

 物質が状態変化する場合に熱を放出したり吸収したりします。

顕熱・・物質の温度上昇・下降に関わる熱

1-4 熱運動と分子間力

潜熱を理解するためには分子間力と熱運動の意味を理解する必要があります。図をご覧ください。

引き離そうとする力は熱運動です。熱運動が激しければ分子たちはそれぞれ行きたい方向へ行こうとして互いに離れようとします。

結びつける力は分子間力です。何とか分子と分子を結びつけようとします。

1-5 潜熱

これについては次の記事で詳しく扱っています。

⇒ 「潜熱の種類と熱量

2.大気中の水分量の表現方法

大気にどれだけの水分が含まれているかは、どのようにして表すのでしょうか。

馴染み深いのは天気予報で出てくる湿度ですね。でも、気象学ではもっと多くの表し方があって、どこがどう違うのか混乱してしまいがちです。

下の2つのイメージ図はそれら表現方法を一つにまとめたものです。

2-1 各表現方法の区分と単位

表現方法の理解のカギとなるのは 質量・圧力、比率、温度、飽和です。

◆ 飽和とは「空気が含みうる水蒸気の限界量。湿度100%の状態。(気象学のキホンがよ~くわかる本)のことです。

そして、各表現方法で用いる単位は以下となります。

◆ 質量に関するもの・・

 (飽和)水蒸気密度( g/m

 相対湿度(%)

 絶対湿度( g/m

◆ 圧力に関するもの・・

 (飽和)水蒸気圧( hPa )

◆ 比率に関するもの・・

 (飽和)混合比(g/kg)

 (飽和)比湿(g/kg)

◆ 温度に関するもの・・

 露点温度(℃)

 湿数(℃)

詳しくは「水分表現の種類(水分表現1)」をご覧ください。

2-2 全体像のイメージ

上記図の12種類の表現方法を一つにまとめたのが下の図です。

ぱっと見て「余計分かりづらい!」と思われるかもしれませんが、順を追って説明を読んでいただければ理解していただけると思います。

詳しい解説はそれぞれのブログ記事を読んでください。

⇒ 「水蒸気の表現方法 おおまとめ(水分表現2)

⇒ 「混合比、比湿、露点温度(水分表現3)