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白い息の大きさ 

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冬の朝、吐く息が白い。子どもの頃は、よくハァハァと白い息を吐いたものだ。

ところで冬とはいえ、吐く息が白くなる時とならない時、なっても少ししか白くならない時などいろんな日があることに気付いているだろうか。

人の吐く息に含まれる水分量が不明なのでなんともなのだが、ネットで検索すると高湿度では17℃でも吐く息は白くなるというのがあったので、ここから人の吐く息の水分量を推定してみよう。

吐く息が白くなる、というのは気温と湿度に影響する。湿度が高いほど新たに湿気(水蒸気)を含めることができない。吐いたばかりの息は湿気を多く含む空気の塊があると考えられる。すると17℃で湿度100%なら、必ず吐く息は白くなるわけだ。

【注】概ねの考えはあっていると思うが、17℃の時の湿度がらみと人の息に含まれる水分量は計算根拠が誤っていると思われるので注意が必要です。

すなわち気温17℃で湿度100%の時の空気1m3に含まれる水分量(飽和水蒸気量)は、14.5gだ。これ以上の水分を含んだ息であれば17℃で確実に吐く息は白くなる。人の吐く息を1m3集めれば、14.5gの水分が現れるわけだ。肺活量でいえば、男性なら約4リットルなので約250回分に相当する。女性なら約3リットルなので約333回分だ。

さて、人の体温は概ね36℃くらいなので息もそれくらいの温度だと仮定する。気温36℃の時の飽和水蒸気量は、41.7g。すると息の湿度は、14.5/41.7なので約35%。それほど湿気を含んでないんだなぁ。実際は17℃、湿度100%の時では

雪が降った2月2日の朝8時。横浜の気温は3℃、湿度は81%でした。
気温3℃の飽和水蒸気量は、5.9g。湿度はこの81%しかないので、約4.8g。つまり残りの1.1gしか水分は溶け込めないことになります。ここに36℃で水分量が14.5gある息が吐かれると気温差で湿気は水滴になり、湿度が高いので吐いた息の水分が空気中に溶け込むまでに時間がかかります。

このため吐いた息は長い間、白く漂うのだと考えられます。

次に昨日3日は吐く息もそれほど白くなかったかと思います。
横浜8時の気温は3.7℃、湿度は65%でした。便宜上4℃の時の飽和水蒸気量は約6.3g。湿度は65%ですから、含まれる水分量は約4g。あと2.3g溶け込むことができます。このため息に含まれる水分はサーッと空気に溶け込んで

このことから雪の2日よりも乾燥した3日の方が白い息が少なく感じたと考えられるのです。するとスキー場など雪の多いところほど吐く息が白くなるのではないかと思えます。

ところで、吐く息が白くなる原因がもうひとつあります。
それは水滴になるための核です。よく雪は汚いから食べてはいけません、って言われませんか?
雨や雪ももとは小さな水滴なのですが、水滴になるためには核(凝結核)となるチリなどがないとできにくいのです。

つまり空気が澄んでいるところでは水滴ができにくい=吐く息は白くなりにくい、ということです。

南極は氷点下の世界ですが空気はとても澄んでいて、核となるチリやホコリがないので吐く息は白くならないのだそうです。もちろん吐く息には水分が含まれていますが、そんの水分が目に見える水滴の大きさにまでならないということなんですね。ちなみに南極でも雪上車の周りなどでは排気ガスに含まれるチリなどが核になるため、吐く息は白くなるのだそうです。

さて目に見えるとはどのくらいの大きさの水滴なのでしょうか。
雲、空に浮かぶ雲も水滴です。白く見ているので湯気や吐く息と同じものと考えられるでしょう。
雲の水滴の大きさは、直径1~10ミクロン。ミリメートルでいうと、0.001~0.01mmくらいになります。髪の毛の断面直径が0.05~0.1mmくらいなのでかなり小さいものです。小さいものでもたくさん集まると光を反射して目に見えるようになるんですね。

白い息。気温や湿度などと合わせて観察してみると、もっともっとおもしろそうです。

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