コーヒーの湯気と結露

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こんにちは。
よく室内に発生する結露。
結露はよく窓廻りや壁面で起こり問題となることも少なくない。
空調と結露はものすごく密接な関係だ。
そんな結露だが実は問題になる以前に身の回りでも知らぬ知らぬのうちによく経験している。

例えばコーヒーを飲む時だ。
あつあつのコーヒーをポットからコップに移す。
するとわずか数秒でコップの内側の表面に水滴がついていないだろうか。
この水滴の正体はまさしく結露だ。

今回はコーヒーの湯気から発生する結露について紹介する。

コーヒーを注いでから結露までの流れ

まずはコーヒーをコップに注ぐところからだ。
コップに注がれたコーヒーは早速湯気を出す。

コーヒーをしばらくほおっておくと時間の経過とともに徐々に水滴が発生する。
(最初はコップの表面がみずみずしくなり、徐々に水滴へと変わる。)

ざっくりだが以上が結露が発生するまでの流れだ。

結露が発生する理由

コップの周りに結露が発生する理由を紹介する。
温かいコーヒーの水面は当然空気も温かい。
周囲の空気温度と差ができている状態だ。
そうるつと煙突効果と似たような現象が起きる。
その温かい空気はその場に滞留せずに徐々に上の方に上昇するのだ。
(暖かい空気の方が空気の密度が軽くなることが理由。)

上昇した空気は廻りの室温と熱交換を行うため徐々に温度が下がる。

その冷やされる過程でその空気が水分を保持できなくなり結露が発生する。

空気は温度毎に保持できる水分量が決まっている。
(飽和水蒸気量という。)
温度が低いほどその空気の保持できる水分量が少ない。
反対に温度が高いほどその空気の保持できる水分量が多い。

温度が低下するということは保持できる水分量が減る。
そのため保持しきれなくなった水分量は結露という形で液体になって表れる。

これまでの説明を空気線図を使って紹介する。
(空気線図についてより知りたい方はこちらから。)

横軸に乾球温度(図中右へ行くほど温度が高い)、縦軸に絶対湿度を示す。
図中右上にコーヒーの水面付近の空気状態を示す。
その空気が上昇するにつれて周囲の空気と触れ合う。
触れ合った結果温度が徐々に低下する。
そのうち冷えきれなくなった空気が結露する。
水面から離れるほど更に周囲の空気温度に近づく。

その際に空気線図上左への移動から左下へ移動している。
下へ移動したということは絶対湿度が変化したということだ。
絶対湿度が低下した分が結露した量となる。

まとめ

今回はコーヒーの湯気から発生する結露について紹介した。

結露は以外にも身近に感じられる。
その他にもキンキンに冷えた水を入れたときに結露が起きたり車の窓ガラスでも結露は日常的に起こっている。

今回の一例を踏まえてより結露に対して理解度を深めていただければと思う。

 

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