露点と湿度を水蒸気の変化から考える
露点、相対湿度、飽和水蒸気量、凝結を扱う14問と六つの記述課題です。
学年・内容の目安 中学校第2学年。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
中学校第2分野(4)ア(イ)㋐「霧や雲の発生」のうち、露点と飽和水蒸気量による湿度の変化です。
解説を読む
空気を冷やすと、含みきれない水蒸気は水滴になります。冷たい容器の観察と飽和水蒸気量の表から、湿度が変わる理由や露点の意味を考えます。
必要な予備知識
気体の水蒸気と液体の水を区別し、割合を百分率で表せること。
- この教材の湿度は相対湿度です。同じ温度での飽和水蒸気量に対し、空気が実際に含む水蒸気量の割合を百分率で表します。
- 空気を冷やすと飽和水蒸気量は小さくなります。水滴ができる前は、含む水蒸気量が同じでも相対湿度が上がります。
- 空気を冷やして飽和したときの温度が露点です。冷たい容器に初めて水滴が見えたときは、容器表面付近の空気が露点に近づいた手がかりになります。
- 数値の資料では、比較する空気1 m³の体積変化を無視します。冷やした後に水滴ができる場合、凝結した分は気体の水蒸気量に含めません。
解き方の例
実際に含む水蒸気量が11.5 g/m³で、飽和水蒸気量が23.0 g/m³なら、湿度は11.5÷23.0×100＝50％です。
よくある間違い
- 湿度が上がると、必ず水蒸気量が増えたと考える。
- 露点と部屋全体の気温を取り違える。
- 空気が冷えた後も、凝結した水を気体の水蒸気量に入れる。
観察と考え方を講師と確かめる
温度が変わったとき、飽和水蒸気量、実際に含む水蒸気量、水滴の関係を示します。
観察と数値は学習用の例です。実際の天気や室内の結露を予測する資料ではありません。
文部科学省：中学校学習指導要領解説 理科編 · 気象庁：気温・湿度・露点温度
読む文章・資料
冷えた容器に最初の水滴
資料Aでは、室温23℃の部屋で、乾いた金属容器を少しずつ冷やしました。容器の表面は16℃では乾いていましたが、15℃の記録で初めて水滴が見えました。容器から液体は漏れていません。
25℃の空気の湿度
資料Bでは、25℃の空気1 m³に水蒸気が11.5 g含まれます。この温度での飽和水蒸気量は23.0 g/m³です。
水滴ができる前に冷やす
資料Cでは、水蒸気を加えずに、空気を25℃から20℃まで冷やしました。この間に水滴はできませんでした。実際の水蒸気量を11.5 g/m³で一定とみなし、飽和水蒸気量は25℃で23.0 g/m³、20℃で17.3 g/m³とします。
飽和した空気をさらに冷やす
資料Dでは、15℃で飽和した空気1 m³を10℃まで冷やし、できた水滴を分けました。飽和水蒸気量は15℃で12.8 g/m³、10℃で9.4 g/m³です。体積変化は無視し、凝結後も空気は飽和しているとします。
同じ湿度で温度が違う
資料Eでは、25℃のXと15℃のYは、どちらも湿度50％です。飽和水蒸気量は25℃で23.0 g/m³、15℃で12.8 g/m³です。
窓の内側の水滴を比べる
資料Fでは、同じ室内の二枚の窓で、表面が10℃のPには内側に水滴がつき、表面が17℃のQにはつきませんでした。室内の空気の露点は約13℃でした。
冷やさずに水蒸気を加える
資料Gでは、気温20℃を保ち、空気1 m³に水蒸気を加えました。実際に含む量は6 gから12 gに増えました。この温度での飽和水蒸気量は17.3 g/m³で、観察中に水滴はできませんでした。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：冷えた容器に最初の水滴
資料Aで、露点に近い手がかりとなる温度はどれですか。
- 最初に水滴が見えた約15℃。
- 水滴がなかったときの室温23℃。
- 容器がまだ乾いていた16℃。
答えと解説
最初に水滴が見えた約15℃。
初めて水滴が見えた記録は、表面付近の空気が飽和した温度の手がかりです。
資料：冷えた容器に最初の水滴
資料Aで、容器の外側の水滴になったのは何ですか。
- 容器の表面が冷えてできた金属。
- 容器の周りの空気に含まれた水蒸気。
- 容器の中で温まって外に漏れた液体。
答えと解説
容器の周りの空気に含まれた水蒸気。
周りの空気が冷えて、水蒸気が液体の水に変わりました。
資料：25℃の空気の湿度
資料Bの相対湿度は何％ですか。
答えと解説
50
11.5÷23.0×100＝50％です。
資料：25℃の空気の湿度
資料Bの23.0 g/m³は何を表していますか。
- 空気中に実際に含まれている水蒸気量。
- 飽和するまでに追加できる水蒸気量。
- その温度で空気が含める飽和水蒸気量。
答えと解説
その温度で空気が含める飽和水蒸気量。
23.0 g/m³は25℃で飽和したときの量で、実際は11.5 g/m³です。
資料：水滴ができる前に冷やす
資料Cで変化した量はどれですか。
- 実際の水蒸気量だけが減った。
- 飽和水蒸気量だけが減った。
- 実際の水蒸気量も飽和水蒸気量も増えた。
答えと解説
飽和水蒸気量だけが減った。
実際の量は11.5 g/m³とみなし、飽和の値は23.0から17.3に下がりました。
資料：水滴ができる前に冷やす
資料Cで相対湿度はどうなりましたか。
- 実際の量は同じで飽和の量が小さくなり、湿度は上がった。
- 実際の量は同じで飽和の量が小さくなり、湿度は下がった。
- 実際の量は同じなので、飽和の量に関係なく湿度は変わらない。
答えと解説
実際の量は同じで飽和の量が小さくなり、湿度は上がった。
実際の量をより小さな飽和水蒸気量で割るので、割合が上がります。
資料：飽和した空気をさらに冷やす
資料Dで、空気1 m³から何 g の水が凝結しましたか。
答えと解説
3.4
12.8−9.4＝3.4 gです。
資料：飽和した空気をさらに冷やす
資料Dで10℃になったときの相対湿度は何％ですか。
答えと解説
100
凝結後も空気は飽和しているので100％です。
資料：同じ湿度で温度が違う
資料EのYで、空気1 m³が実際に含む水蒸気は何 g ですか。
答えと解説
6.4
12.8×0.50＝6.4 gです。
資料：同じ湿度で温度が違う
資料Eで、同じ体積あたりの水蒸気量が多い方はどちらですか。
- X。
- Y。
- XとYで量に差はない。
答えと解説
X。
Xは23.0の半分の11.5 g、Yは12.8の半分の6.4 gです。
資料：窓の内側の水滴を比べる
資料FでPの表面と露点の関係はどれですか。
- Pの表面の方が約3℃高い。
- Pの表面と露点は同じ温度。
- Pの表面の方が約3℃低い。
答えと解説
Pの表面の方が約3℃低い。
Pは10℃、露点は約13℃です。
資料：窓の内側の水滴を比べる
資料FでQに水滴がつかない説明はどれですか。
- Qの表面が露点より低く、空気が飽和しなかった。
- Qの表面が露点より高く、空気が飽和しなかった。
- Qの表面が露点と同じで、水蒸気がなくなった。
答えと解説
Qの表面が露点より高く、空気が飽和しなかった。
Qの表面は17℃で、露点の約13℃に達していません。
資料：冷やさずに水蒸気を加える
資料Gで飽和水蒸気量が同じだった理由はどれですか。
- 温度を20℃に保ったため。
- 実際の水蒸気量が一定だったため。
- 空気中に水滴が増えたため。
答えと解説
温度を20℃に保ったため。
この資料では温度を一定にしたので、飽和水蒸気量は17.3 g/m³のままです。
資料：冷やさずに水蒸気を加える
資料Gで湿度が変わった理由はどれですか。
- 飽和の量が減ったが、実際の量は同じだった。
- 実際の量が増え、飽和の量は同じだった。
- 実際の量も飽和の量も同じ割合で増えた。
答えと解説
実際の量が増え、飽和の量は同じだった。
分母の飽和水蒸気量は一定で、分子の実際の水蒸気量が増えました。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：冷えた容器に最初の水滴
資料Aで水滴が初めて見えた温度を挙げ、水滴ができた理由を説明しましょう。
答えと解説
約15℃で初めて見えました。容器の表面付近の空気が冷えて露点に達し、空気中の水蒸気が凝結したためです。
容器の中の水と、周りの空気中にあった水を区別します。
- 水滴の初めての記録が約15℃で、露点の手がかりと示す。
- 表面付近の空気が冷えて水蒸気が凝結したと説明する。
資料：25℃の空気の湿度
資料Bの湿度を求め、割り算の分子と分母が何の量か示しましょう。
答えと解説
11.5÷23.0×100＝50％です。11.5 g/m³が実際に含む水蒸気量、23.0 g/m³が25℃での飽和水蒸気量です。
どちらが実際の量で、どちらがその温度での上限かを確認します。
- 実際の量を分子、飽和の量を分母と示す。
- 百分率にして50％と求める。
資料：水滴ができる前に冷やす
資料Cで水蒸気を加えていないのに湿度が上がった理由を、二つの量の変化から説明しましょう。
答えと解説
実際の水蒸気量は11.5 g/m³のままですが、飽和水蒸気量が23.0から17.3 g/m³へ下がりました。小さくなった量に対する同じ水蒸気量の割合が大きくなりました。
気温が下がったとき、湿度の式のどちらの量が変わるかを見ます。
- 実際の水蒸気量が一定と示す。
- 飽和水蒸気量が減ったため、割合が上がったと説明する。
資料：飽和した空気をさらに冷やす
資料Dで空気に残る水蒸気と、液体になった水をそれぞれ何 g か求めましょう。
答えと解説
10℃で飽和した空気1 m³には9.4 gの水蒸気が残ります。もとは12.8 gあったので、差の3.4 gが凝結しました。
水がなくなるのではなく、気体と液体への分かれ方が変わります。
- 10℃の飽和水蒸気量から気体として残る9.4 gを示す。
- もとの12.8 gとの差から水滴の3.4 gを求める。
資料：同じ湿度で温度が違う
資料Eで、湿度が同じでもXとYに含まれる水蒸気量が違う理由を数値で説明しましょう。
答えと解説
同じ50％でも、Xの飽和水蒸気量は23.0 g/m³で実際は11.5 g/m³、Yは12.8 g/m³で実際は6.4 g/m³です。比べるもとの量が違います。
同じ半分でも、もとの大きさが違う場合を考えます。
- 同じ50％でも温度が違うので飽和水蒸気量が違うと示す。
- 実際の量をXは11.5、Yは6.4 g/m³と比較する。
資料：窓の内側の水滴を比べる
資料FでPにだけ水滴がついた理由を、二枚の表面温度と露点から説明しましょう。
答えと解説
Pの10℃は露点約13℃より低いので、表面近くの空気が冷え、水蒸気が凝結しました。Qの17℃は露点より高いので、水滴はつきませんでした。
部屋の空気の露点を、各窓の表面温度と比べます。
- Pが露点より低く、凝結したと説明する。
- Qが露点より高く、水滴がつかなかったと説明する。
ワークシート
学習内容と参考資料
授業・宿題・次の記録につなげる
観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: 露点と湿度を水蒸気の変化から考える
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/reason-about-dew-point-and-relative-humidity/
温度が変わったとき、飽和水蒸気量、実際に含む水蒸気量、水滴の関係を示します。
文部科学省：中学校学習指導要領解説 理科編 · 気象庁：気温・湿度・露点温度
読む文章・資料
冷えた容器に最初の水滴
資料Aでは、室温23℃の部屋で、乾いた金属容器を少しずつ冷やしました。容器の表面は16℃では乾いていましたが、15℃の記録で初めて水滴が見えました。容器から液体は漏れていません。
25℃の空気の湿度
資料Bでは、25℃の空気1 m³に水蒸気が11.5 g含まれます。この温度での飽和水蒸気量は23.0 g/m³です。
水滴ができる前に冷やす
資料Cでは、水蒸気を加えずに、空気を25℃から20℃まで冷やしました。この間に水滴はできませんでした。実際の水蒸気量を11.5 g/m³で一定とみなし、飽和水蒸気量は25℃で23.0 g/m³、20℃で17.3 g/m³とします。
飽和した空気をさらに冷やす
資料Dでは、15℃で飽和した空気1 m³を10℃まで冷やし、できた水滴を分けました。飽和水蒸気量は15℃で12.8 g/m³、10℃で9.4 g/m³です。体積変化は無視し、凝結後も空気は飽和しているとします。
同じ湿度で温度が違う
資料Eでは、25℃のXと15℃のYは、どちらも湿度50％です。飽和水蒸気量は25℃で23.0 g/m³、15℃で12.8 g/m³です。
窓の内側の水滴を比べる
資料Fでは、同じ室内の二枚の窓で、表面が10℃のPには内側に水滴がつき、表面が17℃のQにはつきませんでした。室内の空気の露点は約13℃でした。
冷やさずに水蒸気を加える
資料Gでは、気温20℃を保ち、空気1 m³に水蒸気を加えました。実際に含む量は6 gから12 gに増えました。この温度での飽和水蒸気量は17.3 g/m³で、観察中に水滴はできませんでした。
資料：冷えた容器に最初の水滴
資料Aで、露点に近い手がかりとなる温度はどれですか。
- 最初に水滴が見えた約15℃。
- 水滴がなかったときの室温23℃。
- 容器がまだ乾いていた16℃。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：冷えた容器に最初の水滴
資料Aで、容器の外側の水滴になったのは何ですか。
- 容器の表面が冷えてできた金属。
- 容器の周りの空気に含まれた水蒸気。
- 容器の中で温まって外に漏れた液体。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：25℃の空気の湿度
資料Bの相対湿度は何％ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：25℃の空気の湿度
資料Bの23.0 g/m³は何を表していますか。
- 空気中に実際に含まれている水蒸気量。
- 飽和するまでに追加できる水蒸気量。
- その温度で空気が含める飽和水蒸気量。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：水滴ができる前に冷やす
資料Cで変化した量はどれですか。
- 実際の水蒸気量だけが減った。
- 飽和水蒸気量だけが減った。
- 実際の水蒸気量も飽和水蒸気量も増えた。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：水滴ができる前に冷やす
資料Cで相対湿度はどうなりましたか。
- 実際の量は同じで飽和の量が小さくなり、湿度は上がった。
- 実際の量は同じで飽和の量が小さくなり、湿度は下がった。
- 実際の量は同じなので、飽和の量に関係なく湿度は変わらない。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：飽和した空気をさらに冷やす
資料Dで、空気1 m³から何 g の水が凝結しましたか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：飽和した空気をさらに冷やす
資料Dで10℃になったときの相対湿度は何％ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ湿度で温度が違う
資料EのYで、空気1 m³が実際に含む水蒸気は何 g ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ湿度で温度が違う
資料Eで、同じ体積あたりの水蒸気量が多い方はどちらですか。
- X。
- Y。
- XとYで量に差はない。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：窓の内側の水滴を比べる
資料FでPの表面と露点の関係はどれですか。
- Pの表面の方が約3℃高い。
- Pの表面と露点は同じ温度。
- Pの表面の方が約3℃低い。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：窓の内側の水滴を比べる
資料FでQに水滴がつかない説明はどれですか。
- Qの表面が露点より低く、空気が飽和しなかった。
- Qの表面が露点より高く、空気が飽和しなかった。
- Qの表面が露点と同じで、水蒸気がなくなった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：冷やさずに水蒸気を加える
資料Gで飽和水蒸気量が同じだった理由はどれですか。
- 温度を20℃に保ったため。
- 実際の水蒸気量が一定だったため。
- 空気中に水滴が増えたため。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：冷やさずに水蒸気を加える
資料Gで湿度が変わった理由はどれですか。
- 飽和の量が減ったが、実際の量は同じだった。
- 実際の量が増え、飽和の量は同じだった。
- 実際の量も飽和の量も同じ割合で増えた。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
観察と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：冷えた容器に最初の水滴
資料Aで水滴が初めて見えた温度を挙げ、水滴ができた理由を説明しましょう。
資料：25℃の空気の湿度
資料Bの湿度を求め、割り算の分子と分母が何の量か示しましょう。
資料：水滴ができる前に冷やす
資料Cで水蒸気を加えていないのに湿度が上がった理由を、二つの量の変化から説明しましょう。
資料：飽和した空気をさらに冷やす
資料Dで空気に残る水蒸気と、液体になった水をそれぞれ何 g か求めましょう。
資料：同じ湿度で温度が違う
資料Eで、湿度が同じでもXとYに含まれる水蒸気量が違う理由を数値で説明しましょう。
資料：窓の内側の水滴を比べる
資料FでPにだけ水滴がついた理由を、二枚の表面温度と露点から説明しましょう。
解答: 露点と湿度を水蒸気の変化から考える
最初に水滴が見えた約15℃。
初めて水滴が見えた記録は、表面付近の空気が飽和した温度の手がかりです。
容器の周りの空気に含まれた水蒸気。
周りの空気が冷えて、水蒸気が液体の水に変わりました。
50
11.5÷23.0×100＝50％です。
その温度で空気が含める飽和水蒸気量。
23.0 g/m³は25℃で飽和したときの量で、実際は11.5 g/m³です。
飽和水蒸気量だけが減った。
実際の量は11.5 g/m³とみなし、飽和の値は23.0から17.3に下がりました。
実際の量は同じで飽和の量が小さくなり、湿度は上がった。
実際の量をより小さな飽和水蒸気量で割るので、割合が上がります。
3.4
12.8−9.4＝3.4 gです。
100
凝結後も空気は飽和しているので100％です。
6.4
12.8×0.50＝6.4 gです。
X。
Xは23.0の半分の11.5 g、Yは12.8の半分の6.4 gです。
Pの表面の方が約3℃低い。
Pは10℃、露点は約13℃です。
Qの表面が露点より高く、空気が飽和しなかった。
Qの表面は17℃で、露点の約13℃に達していません。
温度を20℃に保ったため。
この資料では温度を一定にしたので、飽和水蒸気量は17.3 g/m³のままです。
実際の量が増え、飽和の量は同じだった。
分母の飽和水蒸気量は一定で、分子の実際の水蒸気量が増えました。
記述問題の解答・確認の観点
資料：冷えた容器に最初の水滴
資料Aで水滴が初めて見えた温度を挙げ、水滴ができた理由を説明しましょう。
約15℃で初めて見えました。容器の表面付近の空気が冷えて露点に達し、空気中の水蒸気が凝結したためです。
容器の中の水と、周りの空気中にあった水を区別します。
- 水滴の初めての記録が約15℃で、露点の手がかりと示す。
- 表面付近の空気が冷えて水蒸気が凝結したと説明する。
資料：25℃の空気の湿度
資料Bの湿度を求め、割り算の分子と分母が何の量か示しましょう。
11.5÷23.0×100＝50％です。11.5 g/m³が実際に含む水蒸気量、23.0 g/m³が25℃での飽和水蒸気量です。
どちらが実際の量で、どちらがその温度での上限かを確認します。
- 実際の量を分子、飽和の量を分母と示す。
- 百分率にして50％と求める。
資料：水滴ができる前に冷やす
資料Cで水蒸気を加えていないのに湿度が上がった理由を、二つの量の変化から説明しましょう。
実際の水蒸気量は11.5 g/m³のままですが、飽和水蒸気量が23.0から17.3 g/m³へ下がりました。小さくなった量に対する同じ水蒸気量の割合が大きくなりました。
気温が下がったとき、湿度の式のどちらの量が変わるかを見ます。
- 実際の水蒸気量が一定と示す。
- 飽和水蒸気量が減ったため、割合が上がったと説明する。
資料：飽和した空気をさらに冷やす
資料Dで空気に残る水蒸気と、液体になった水をそれぞれ何 g か求めましょう。
10℃で飽和した空気1 m³には9.4 gの水蒸気が残ります。もとは12.8 gあったので、差の3.4 gが凝結しました。
水がなくなるのではなく、気体と液体への分かれ方が変わります。
- 10℃の飽和水蒸気量から気体として残る9.4 gを示す。
- もとの12.8 gとの差から水滴の3.4 gを求める。
資料：同じ湿度で温度が違う
資料Eで、湿度が同じでもXとYに含まれる水蒸気量が違う理由を数値で説明しましょう。
同じ50％でも、Xの飽和水蒸気量は23.0 g/m³で実際は11.5 g/m³、Yは12.8 g/m³で実際は6.4 g/m³です。比べるもとの量が違います。
同じ半分でも、もとの大きさが違う場合を考えます。
- 同じ50％でも温度が違うので飽和水蒸気量が違うと示す。
- 実際の量をXは11.5、Yは6.4 g/m³と比較する。
資料：窓の内側の水滴を比べる
資料FでPにだけ水滴がついた理由を、二枚の表面温度と露点から説明しましょう。
Pの10℃は露点約13℃より低いので、表面近くの空気が冷え、水蒸気が凝結しました。Qの17℃は露点より高いので、水滴はつきませんでした。
部屋の空気の露点を、各窓の表面温度と比べます。
- Pが露点より低く、凝結したと説明する。
- Qが露点より高く、水滴がつかなかったと説明する。