「乾球と湿球の温度差が大きいほど、湿度は低い」
覚えたはずなのに、問題になると逆に答えてしまう。そんなときは、「大きい」「小さい」をもう一度覚える前に、二本の温度計で何が起こっているかを確かめましょう。
湿球の温度が下がるのは、ガーゼの水が蒸発するときに、周囲から熱をうばうからです。気温などの条件が同じなら、空気が乾いているほど湿球は低い温度を示し、乾球との差が大きくなります。
二本とも、測っているのは温度です
乾湿計には、乾球と湿球があります。
乾球は、気温を測る温度計。湿球は、液だめの部分を水で湿らせたガーゼで包んだ温度計です。
ここで、一つ確認です。
「湿球が18℃だから、湿度は18％」
これは違いますね。湿球の目盛りも、単位は℃です。湿球が直接、湿度を示しているわけではありません。
二本の温度計の値から、湿度表を使って湿度を求めます。まずは、温度と湿度を分けておきましょう。
湿球が冷えるのは、水が冷たいから？
湿らせたガーゼを巻いているので、「冷たい水で冷やしている」と考えるかもしれません。
でも、測定するときに見たいのは、初めに使った水の冷たさではありません。ガーゼから水が蒸発するときの、温度の下がり方です。
水が蒸発すると、周囲から熱をうばいます。そのため、湿球の温度が下がります。
ぬれた手に風が当たると、ひんやり感じることがありますね。あれも、水が蒸発するときに熱をうばうこととつながります。
「ぬれているから冷たい」で止めず、水が蒸発するから熱をうばうまで説明してみてください。
空気が乾いている方が、温度差は大きくなる
気温が同じで、正しく測定している二つの場合を比べます。
| 空気の状態 | ガーゼの水 | 湿球の温度 | 乾球との差 |
|---|---|---|---|
| 乾いている | 蒸発しやすい | より低くなる | 大きくなる |
| 湿っている | 蒸発しにくい | 乾球の温度に近づく | 小さくなる |
湿度が高い方が、温度差も大きい。言葉の印象で、こう結び付けないようにしましょう。
乾いている → 水が蒸発しやすい → 湿球がより冷える → 乾球との差が大きくなる。
逆に覚えてしまったら、この順番に戻ればよいのです。
湿度表で使うのは「乾球」と「差」
乾球が24℃、湿球が20℃だったとします。
まず、気温は24℃。次に、二本の差を求めます。
24－20＝4℃
湿度表では、「乾球の温度24℃」と「乾球と湿球の温度差4℃」に対応するところを読みます。
よくある取り違えは、差の代わりに湿球の20℃を探してしまうことです。表を見る前に、紙の端へこう書いておくと整理できます。
- 乾球：24℃
- 湿球：20℃
- 差：4℃
表によって縦と横の配置は違います。「この向きに読む」とだけ覚えず、見出しに何と書いてあるかを確認してください。
なお、温度差4℃だけで湿度が決まるわけではありません。乾球の温度も必要です。
同じ温度なら、いつでも湿度100％？
正しく測定できていて、乾球と湿球が同じ温度なら、湿度100％と読み取ります。
ただし、「ガーゼが乾いていた」という条件があれば話は別です。
ガーゼに水がなければ、水が蒸発するときの冷却が起こりません。湿球も乾球と同じような温度を示してしまいます。
その値をそのまま湿度表に当てはめても、正しい湿度は求められません。
器具を使う問題では、数字だけでなく、その器具が正しく働く条件になっているかも見てください。
最後に、一問だけ
同じ場所で、湿球のガーゼに水を補わず、乾いたまま測ってしまいました。湿度表から読み取る湿度は、本来より高くなりますか、低くなりますか。
本来の湿度は100％未満とします。
答えは、高くなります。
ガーゼの水が蒸発しないため、湿球が十分に冷えません。乾球との差が本来より小さくなり、湿度を高く読み取ってしまうからです。
「ガーゼが乾いたから、湿度も低い」ではありません。ガーゼの状態と、空気の湿度を混ぜないようにしましょう。
乾湿計の問題で迷ったら、まず湿球を見てください。水は蒸発するのか。すると温度はどうなるのか。その順番で考えると、湿度表の数字にも理由がつながります。
湿度80％と50％、水蒸気が多いのはどちら？｜気温をそろえて比べよう
編集補足：二本の記録から、表で使う二つの値を取り出す
ここでは乾湿計の目盛りを湿度表へつなぐ自作例題を扱います。乾球温度、湿球温度、二本の差を一行に詰め込まず、名前を付けて別々に書きます。どちらも温度計なので、片方だけ単位を％に変えないことが大切です。
湿度表の数値は器具や測定条件に対応したものです。差が何℃なら必ず何％、という一つの変換だけを覚えるのではなく、表の二つの見出しを読みます。縦と横が入れ替わった表でも、見出しの名前が追えれば同じ場所を探せます。
温度差だけが同じでも、別の行は同じ湿度とは限らない
乾球24℃・湿球20℃の記録と、乾球30℃・湿球26℃の記録を並べると、どちらも差は4℃です。だから同じ湿度、と急がないでください。使う表の列は同じでも、行は24℃と30℃で違います。行と列の二つを指定して初めて、読む場所が決まります。
表を探す手順は、乾球の値に丸、湿球の値に下線、引き算の結果を余白へ、の順にすると整理できます。乾球の数字は、引き算にも行の選択にも使います。引き算が終わったからといって、乾球の値を捨ててしまわないことが大切です。温度差だけで答えられるのは、問題が同じ乾球温度など必要な条件をそろえている場合です。
また、湿度表にない行を勝手に選ぶのも避けます。『最も近い値を使う』『間の値を比例で求める』という指示があれば従いますが、指示も資料もないのに正確な百分率を作ることはできません。読み取った欄を指で示せるか。その小さな確認が、もっともらしい数字だけを書いてしまう誤りを防ぎます。
例題1：26と21のうち、表へ入れる数字はどれ？
乾球温度が26℃、湿球温度が21℃でした。手元の表は、行が乾球温度、列が乾球と湿球の温度差になっています。どの行と列を使いますか。また、この二本の測定値だけから、湿度を「21％」としてよいですか。
26℃の行と、差5℃の列を使います。21％とはできません。 26−21＝5℃を計算してから、二つの見出しが交わる欄を読みます。21℃は湿球の測定値であり、湿度の値ではありません。
26℃の行と21℃の列を探すのは、湿球温度を差の代わりにした読み違いです。差が5℃だから湿度5％、とするのも同じ種類の取り違えです。この例題には実際の湿度表の数値を示していないため、答えられるのは参照する行と列までです。
例題2：同じ乾球温度で比べる
正しく測定したAとBの乾球温度は、ともに28℃です。湿球温度はAが24℃、Bが26℃でした。湿度が低いのはどちらですか。測定器や通風など、比較に必要な条件はそろっています。
Aです。 差はAが4℃、Bが2℃です。同じ乾球温度なら、Aの方が水の蒸発による冷却が大きく、空気は乾いていると判断します。湿球の数値だけを見て「24の方が小さいから」と答えず、差を使う理由までたどってください。
ここでも、Aの湿度がBの半分とは言えません。差が2倍になったことは、湿度の百分率が半分になるという比例関係を意味しません。どちらが低いかという大小関係と、具体的な湿度を求めることは、必要な資料が違います。
乾球温度も違うときは、二つの欄を別々に調べる
別の二地点で温度差だけが同じでも、同じ湿度とは決められません。湿度表が乾球温度と差の二つを必要とするのは、そのためです。Aの行から読み始めたままBの差だけを横へ動かすと、Bの気温を反映していない値を拾ってしまいます。
表を読む前に、各地点について「乾球・湿球・差」を一組にして書きます。表の交点から答えを書き写したら、最初の乾球温度へもう一度戻って確認すると、隣の行を読んだ誤りにも気付きやすくなります。
測定値の不自然さは、計算より先に点検する
普通の正しい測定として説明されているのに、湿球の方が高い値になった場合、負の温度差を無理に表へ入れるのではなく、記録の読み間違いや測定条件を確かめます。直射日光、ガーゼの状態、測定が落ち着く前の読み取りなど、問題に示された情報へ戻ります。
ガーゼを湿らせる操作も、濡らした事実だけで終わらせません。水が蒸発できる状態で、器具の指示に従って測ることが必要です。空気が乾いているという結果と、ガーゼ自体が乾いてしまったという不備を、別々のこととして説明できるようにしましょう。