コップに水滴が付くのはなぜ?現象の名前と仕組みを簡単・分かりやすく解説

コップに水滴が付くのはなぜ?

「冷たい水をコップに入れると水滴ができる現象」を分かりやすく説明するのって意外と難しくありませんか?

コップに水滴が付くのは誰もが見たことはあるはず…。

ですが「コップに水滴が付く現象の名前は?」と聞かれると「え??」ってなりますよね^^

どうしてコップの外側に水滴が付くのか、分かりやすいように説明するのは意外とできなかったりします。

そこで、冷たい水をコップに入れると水滴ができる現象について、分かりやすく説明してみますね。

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コップに水滴ができるのはなぜ?現象の名前は

コップに水滴ができる現象の名前は「結露(けつろ)」といいます。

「露結(ろけつ」という似ている言葉もありますが、「結露(けつろ)」のほうが正しいようです。

それで、コップに付く水滴(結露)はなぜできるのか?は、

「結露」により空気中にある水蒸気が、冷えたコップの外側に水滴として付くからです。

コップの外側についた水は、コップの中の水がガラスを中を通って出ているわけではないんですね^^

結露=コップの表面に空気中にあった水蒸気が集まって水(露:つゆ)になる現象

つまり、目に見えない空気中にある水蒸気が、コップの表面上で水に戻る現象だったんです。

なぜ空気中の水蒸気がコップに付くのか?

すると、次なる疑問が・・。

なぜ空気中の水蒸気がコップの表面で水に変化するのか?

これは、やかんで水を沸騰させたときに、水→水蒸気になる逆の現象が起きていると考えるといいです。

水は、常温(20~30℃)くらいでは、液体ですよね。

そして、水の温度を上げると、沸点(約100℃)に近づくにしたがい、水(お湯)からモワ~っとした蒸気が出てきますよね。

蒸気はお湯の付近では白っぽい湯気として見えますが、上に昇っていくと見えなくなります。

これは水の性質で、水(液体)→水蒸気になり、水蒸気は空気中に溶け込んで見えなくなります。

目に見えない水蒸気」は、普段の生活でも体験できます。

例えば、風呂の中は、湿気がある・ジメジメしていますよね。これは空気中に水蒸気が多い状態です。

逆に冬の寒い時期は、肌がカサカサに乾燥しますが、これは空気中に水蒸気が少ない状態なのです。

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水蒸気→水に変化するのがコップの水滴が付く理由

それで本題のなぜ冷たいコップに水滴が付くのかは、

コップの表面が冷たいことと、空気中の温度がコップより温かいために水蒸気→水になる現象が発生します。

沸騰した水は、100℃に近づくにつれて水→水蒸気に変化しました。

逆に、冷えた水は、0℃に近づくにつれて水蒸気→水に変化するのです。

水→水蒸気になるのは感覚的に分かりやすいですが、水蒸気→水になる現象はちょっと分かりづらいかもしれません。

ですが、日常でも水蒸気→水になる現象はよく起きています。

霧(きり)や靄(もや)が出るのも、空気中の水蒸気が多め(湿度が高い)で気温が低いために水蒸気→水の現象が起きるのです。

コップに水滴が付く理由をもっと分かりやすく

コップに水滴が付く理由を理科の知識を使って分かりやすくしてみます。

コップに水滴が付く水蒸気と水の関係に必要な知識は次の通りです。

  • 気温
    空気の温度
  • 湿度
    空気にどれだけ水(水蒸気)が含まれているかを示す。
  • 飽和水蒸気量(ほうわ・すいじょうきりょう)
    ある空気の温度で、水蒸気をどれだけためることができるかを示す。

ポイントは、飽和水蒸気量です。

空気中にある水蒸気は、四方八方に飛び回っています。それが温度が上がってくると、水蒸気も活発に動くようになります。熱のエネルギーが水蒸気に与えられるためです。(あくまでもイメージです^^)

どんどん温度を上げていくと、水蒸気はものすごい勢いで飛ぶようになります。

逆に温度を下げていくと、水蒸気の勢いはなくなってきます。

そして、最後には水蒸気で空気中を飛ぶエネルギーがなくなり、「水滴」として水に変わるのです。

このとき湿度は100%になります。

空気中に水蒸気を制限いっぱいまで詰め込んだ状態です。

どの温度で湿度100%になるかを示したのが「飽和水蒸気量」なんですね。

0度に近い温度の飽和水蒸気量は、少々の水蒸気で湿度100%になります。

そのため、冷たい水が入ったコップを部屋におくと、部屋の空気の水蒸気が水に変わって、コップの表面に露結するのです。

まとめ

  • コップに水滴が付くのは露結(ろけつ)という名前の現象
  • なぜコップに水滴が付くかは、低い温度のコップ表面により空気の水蒸気が水に変わるため
  • 温度を上げると水→水蒸気になる現象の逆・水蒸気→水を考えると分かりやすい

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