【第64回】2025年8月試験(学科一般試験)問3(湿潤空気における温度、湿球温度、露点温度及び⽔蒸気の混合⽐の関係)

問3

湿潤空気における温度、湿球温度、露点温度及び⽔蒸気の混合⽐の関係について述べた次の⽂章の空欄 (a)、(b) に⼊る関係式の組み合わせとして正しいものを、下記の1〜5の中から1つ選べ。

温度 T、⽔蒸気の混合⽐ w の未飽和の空気の湿球温度が T1 、露点温度が T2 であった。このとき、この空気と同じ気圧で温度が T1 、T2 の空気の⽔蒸気の飽和混合⽐をそれぞれ w1 、w2 とすると (a) の関係がある。また、蒸発の潜熱を L 、定圧⽐熱を Cp とすれば (b) の関係が成り⽴つ。

   





解説

本問は、湿潤空気における温度・湿球温度・露点温度・水蒸気の混合比の関係に関する問題です。

一見するとややこしそうな式が並んでいますが、湿球温度露点温度をしっかり理解していれば、エマグラムをイメージするだけでスッと解けるようになります。

まずは用語の確認をしましょう

混合比とは

混合比 とは、湿潤空気に含まれる水蒸気の質量と乾燥空気の質量の比のことです。

湿球温度とは

湿球温度 は、乾湿計でおなじみですね。

乾湿計には2本の温度計が並んでいて、1本は感部が乾いた乾球温度計、もう1本は感部を湿ったガーゼで巻いた湿球温度計です。

この湿球温度計が示す温度が 湿球温度 です。

湿球温度

気象学的には、気圧を一定に保った空気塊に水(水滴)を加え、その水の蒸発によって空気塊が断熱的に冷却され、飽和に達したときの温度と定義されます。

簡単にいうと、未飽和の空気塊に水滴を加えると、その水は自然に蒸発していきます。

このとき潜熱(気化熱)が奪われて空気塊が冷えていき、空気塊が飽和に達した瞬間に蒸発が止まります。

そのときの温度が湿球温度です。

相対湿度が100%にならない限り、必ず 湿球温度 T1 < 温度 T となります。

これは、湿球のガーゼから水が蒸発するときに潜熱(気化熱)が奪われるためです。

露点温度とは

露点温度 とは、気圧を一定に保った空気塊を、含まれる水蒸気が飽和するまで冷却させたときの温度のことです。

湿球温度と違って、この過程は断熱的ではありません(ここ、意外と盲点です!)。

露点温度

エマグラム上で整理してみよう

この問題は、エマグラム上で考えると分かりやすいです。

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