中学2年生の理科では、「天気」という単元を学習します。
天気では飽和水蒸気・湿度の計算問題が出題される可能性が高いので、計算方法がスラスラ出るのを目標に取り掛かりましょう。
そこでこの記事では、この単元が苦手という中学生やそして中学生に勉強を教える親御さんのために抑えておくべき重要なポイントをわかりやすくまとめたので参考にしてください。
空気中の水
液体の水が状態変化して気体のなったものが水蒸気で、水は沸騰しなくとも、常温で蒸発して水蒸気になり、 空気中に含まれています。
水蒸気は目に見えないが、我々のまわりの空気には水蒸気が存在していて、水を加熱したときに目に見える湯気は、小さな水滴(液体)で 雲や霧もこれと同じく小さな水滴が空気中に浮かんだものです。
飽和水蒸気量
水は蒸発すると気体の水蒸気となって空気の中に入っていくが、一定の体積の空気中に含むことのできる水蒸気の量には限界があります。
空気1㎥に含むことのできる最大の水蒸気の量を飽和水蒸気量といいます。
飽和水蒸気量は気温が下がるほど小さくなり、逆に、温度が高ければ飽和水蒸気量も大きくなります。
露点と凝結
飽和水蒸気量は気温が下がるほど小さくなるので、水蒸気を含んだ空気の気温が下がると、含んでいた水蒸気量がキャパシティを超えてしまいます。
限界を超えると空気中に水蒸気としてとどまれずに、水滴となって出てきます
この現象を凝結といい、 水滴のできはじめる温度を露点といいます。
湿度の求め方
空気中の水蒸気量が、飽和水蒸気量に対してどれだけの割合かを％で表したものを湿度といいます。
加湿器などでは、湿度を高くするために水を空気中に溶かすような働きをしているのですね。
この湿度は以下の式で求めることができます。
湿度(%)=空気(1㎥)中の水蒸気量(g)/飽和水蒸気量(g) ×100
例題
空気1㎥中に含まれる水蒸気量が3.2gで飽和水蒸気量が12.8gのときの湿度を求めよ。
この場合、先ほどの公式にそのまま当てはめるだけなので簡単ですね。
3.2/12.8 ×100=25
【A】25%
雲のでき方とは？
空に浮かんでいる雲。
この雲ができ方をこの単元では説明できるようにしましょう。
空気は暖かいほうが密度が低いので軽いので、、夏の強い日差しに暖められたりして温度があがると上昇します。
他にも、暖かい空気と冷たい空気がぶつかると暖かい空気のほうが押し上げられたり、風が山などにぶつかって空気は上昇します。
空気が上昇すると上空は気圧が低いので空気が膨張し、その結果温度が下がります。
そして空気は水蒸気を含んでいたので露点より低くなると水滴ができ、さらに下がると氷の粒ができます。
このような水滴や氷の粒は非常に小さいのでほとんどせず上空に浮いており、これが雲です。
雲の出来方が理解できたらついでに以下の3つの単語の意味も覚えましょう。
上昇気流…空気の上昇する動き。上昇気流があるところは雲ができて天気が悪い
下降気流…空気の下降する動き。下降気流があるところは一般に天気が良い。
降水…雪や雨など上空から落ちてくる液体や固体の水。雲を形成している水滴や氷の粒は非常に小さいので落下してこないが、これらが互いにぶつかって大きな粒になると重くなって雨や雪として落ちてくる。
天気図の記号の書き方
天気図の記号とは、天気図で使われる記号たちのことで、この天気図の記号を見れば、観測地点の天気・風向・風力がわかるようになっています。
1.天気記号を書く
まずは観測地点の天気を表す天気記号から書きます。
快晴・晴れ・曇りの区別は空全体を10とした時、雲が覆っている割合のことを「雲量」といいます。
これが0から1の場合は快晴、2から8の場合は晴れ。雲量が9から10の時はくもりというように判断します。
2.風向きを描く
続いては、風向を書いていこう。
例えば、東から風がふいてくれば、風向は「東」になります。また、天気図の記号では風向きの法学を16方位で表すことにも注意です。
3.風力を書く
風の強さを0〜12の13段階で表した風力を書きましょう。
風力がゼロの場合は、天気記号に何もきません。
風力が1から6の時は、上記画像を参考に棒のツノの右側にどんどん線を手前から足していきます。
これだけで完成するので、何度か書いてみると天気図の記号の意味がすぐに理解できるようになりますよ。
