結露はなぜ発生するのか?その原因・メカニズムについて。

著者:Yuichi Okita

結露はなぜ発生するのか?その原因・メカニズムについて。

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最終更新日:2019-11-13
公開日:2019-05-28
Header Image : Pixabay

※この記事は2019年2月8日から書き始め、5月28日に公開したものです。  

前回の記事では長文になってしまったため方法論に絞り、理屈・理論を切り分けて書くことにしました。 今回の記事は、気泡緩衝材(ぷちぷち)で結露防止・断熱対策する方法&実際の効果について。を、追補するための記事です。   結露が発生する原因・メカニズムについて、解説しているサイトやYouTubeを見ていても、概ね、「室内の温かい空気が冷たいガラスに付着するから発生する」という説明止まりで、「空気が冷えると、なぜ、水滴が生じるのか?」というロジックを説明している情報が少なかったもので、「自分で情報をまとめてみよう」という気持ちを抱くようになり、今回記事にしました。  

結露はなぜ発生するのか?

結露のメカニズムをイラストだけで理解する

下記の沖ガラス(株)のページでは、4つのイラストで分かりやすく解説されています。(特に2番目のイラスト)

夏のグラスに付着する水滴も結露

結露とは空気中に発生する水滴です。夏にグラスの中に冷たいドリンクと氷を入れると、グラスの縁に水滴が発生し始めます。これも結露です。

wine glass with condensation attached

提供:Pixabay

[OKITA’s View]

余談ですが、最近では「保温・保冷・結露ナシのマグカップ」なる商品の人気が高くなってきているようです。私も昨年、下の2つのマグカップを購入しました。

保温・保冷・結露ナシのマグカップ

▶私が普段から使用しているマグカップ
アスベル 真空断熱マグカップ 330mL シャンパンゴールド MG-S330N

夏は氷をたっぷり入れてアイスコーヒーを作っても結露せず、冬にホットコーヒーを入れても持ち手が熱くならないので、運びやすいです。

水滴が発生する原因・メカニズム

温度は均一の方向へ向かう性質があります。

[1]

そして熱は必ず、「熱い」ものから「冷たい」ものへ移動するという原理があります(「熱交換」と呼びます)。

[2]

この原理により、グラス外側の暖かい空気中の水蒸気(気体)は、内側の冷たい温度によって熱を奪われ冷却されます。すると、液化現象が生じ、水滴(液体)へ変化します。(水蒸気から液体へ変化する温度を「露点」といいます。)

熱伝導による水滴発生の仕組み

画像をクリックすると、拡大表示されます。
画像提供:Copyright © Yuichi Okita

少し難しい表現になりますが、水滴が発生する原因・メカニズムは、 「温度が均一に向かう性質により、熱交換原理が働き、冷却された水蒸気が露点に達した際に、水滴が発生する」という仕組み といえます。   下記の水蒸気と温度の関係を知ると、上記メカニズムも理解しやすくなると思います。

結露の原理

大気中に含むことが出来る水蒸気量は温度と関係があり、温度が高いほど水蒸気をたくさん含むことが出来ます。 逆に、温度が低くなれば、含むことのできる水蒸気量も少なくなります(注意:露点と気温は関係がありません) 。

[3]

温度の冷暖差による水蒸気量のモデル図

画像をクリックすると、拡大表示されます。
画像提供:Copyright © Yuichi Okita

したがって、冷却されて温度が低まった大気中では、含むことのできる水蒸気の量も少なくなるので(キャパシティが小さくなるので)、
大気中で抱えきれなくなった水蒸気は凝結し始め、水(液体)となって、
私たちの目に見える物質として姿を現します。 この現象および物質が、結露です。   この原理を山賀進様が分かりやすくグラフを用いて解説されておられます。私自身とても勉強になったため、下記に参考とさせて頂いたページをご紹介させて頂きます。

冬場の窓に結露が発生する原因

glass

提供:Pixabay

上述の夏場のグラスに付着する結露と全く同じ論理です。 夏場のグラスの場合は、ガラスの外側に水滴が発生しました。冬場の窓は内側と外側の温度が逆になり、内側が暖かく、外側が冷たくなります。 窓ガラスを挟んで、内側と外側で熱交換が行われ、暖かい空気が次第に冷却され、大気中の水蒸気が飽和に達し、露点に達すれば、結露が生じます。   一言で言えば、室内と室外で温度差が激しく、冷却された水蒸気(気体)が飽和するから、結露(液体)が発生します。

最後に

本記事内容は一般の方が生活する上では、知らなくても良い内容です。私は前回の記事「結露防止・断熱対策方法および効果」では、

  • 方法論に的を絞り、理屈・理論は別記事で書く

記述したため、本記事冒頭でも書いているように、前回記事を追補する目的で、この記事を書きました。   そのため、まるで畑違いで専門外の分野の内容を記事にしたため、間違いなどございましたら、ご連絡頂けると有難く思います。

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脚注   [ + ]

1.参考資料:吉村洋介 2014.5.22 熱伝導のはなし 2019年2月6日閲覧
2.参考資料:冷却の原理 | 株式会社アピステ 2019年2月6日閲覧
3.参考資料:山賀 進 空気中の水蒸気

著者について

Yuichi Okita administrator

好物は大阪名物たこ焼きと焼き鳥です。コンサルティング科目:SEO、コピーライティング、ブランディングアップ以外に、PCハード面、ソフト面、マーケティング、E-mail marketing、他。/ 好きな書籍「孫子の兵法」 / 法人のお客様は、お問合せフォームをご活用くださいませ。/ 個人のお客様は、SEOコンサルティングのみお受けしております。Twitterからのお問合せもお受けしております。