熱の仕組みと結露の仕組み

3. 結露はなぜおこる?

家の天敵。
こわ~い「結露」はこうしておこるんです。

家が腐ってしまう最大の要因が「結露」といわれています。
「結露」が発生するメカニズムを考える場合、まず結露のもとになる「水蒸気」についての理解が必要になります。

「今日の湿度は○○%です。」
天気予報でよく聞くフレーズですが、本当の意味はあまり理解されていません。
この場合の湿度とはじつは「相対湿度」とよばれるものです。
空気は温度によって含むことができる水蒸気の量(飽和水蒸気量)が異なり、暖かい空気ほど多くの水蒸気を含むことができます。
「相対湿度」とはこの飽和水蒸気量に対して、実際に存在している水蒸気(絶対湿度)の割合のことをいいます。

暖かい水蒸気をいっぱい含んだ空気が冷やされ、「飽和水蒸気量」を超えると余分な水蒸気が水に変わります。これが結露の発生する仕組みで、乾いたグラスに冷えたビールを注いだ瞬間に水滴が付着するのもおなじ現象です。

一般的に温度が低いと結露しやすくなりますが、水蒸気の量が少なければ結露はおこりません。逆に温度が高いと結露の心配は少なくなりますが、サウナのように限界量を超えた水蒸気があると、結露をおこしてしまいます。

このように結露は温度と水蒸気の量のバランスで発生するのです。

解説

露発生のメカニズム

空気は高い温度の時ほど多く水蒸気を含むことができます。それぞれの温度で最大限含みうる水蒸気の量を「飽和水蒸気量」といいます。飽和水蒸気量に対して、それぞれの温度で実際に存在する水蒸気(絶対湿度)の割合を「相対湿度」とよび、天気予報で使われる湿度はこの相対湿度のことです。

30℃・50%と0℃・90%の2つの部屋があった場合、30℃の部屋には15.2g/m3の水蒸気があります。これに対し0℃の部屋には4.3g/m3の水蒸気しかなく、湿度(相対)は低くても温度の高い部屋にはより多くの水蒸気が存在します。仮に30℃・50%の部屋を0℃まで冷却したとします。
0℃の飽和水蒸気量は4.8g/m3なので、差し引き10.4g/m3が水蒸気の形で存在することができず、水にかわります。これが結露発生のメカニズムです。

空気の飽和容積絶対温度 結露発生のメカニズム