飽和水蒸気量に関する問題

2015年東邦大東邦の問題です。


次の文章を読み、あとの(1)~(4)の問いに答えなさい。

1m3の空気中に含むことのできる最大の水蒸気量を飽和水蒸気量といい、表に示したように、気温の変化とともに飽和水蒸気量も変化します。空気を冷やし続けて、飽和水蒸気量が空気中の水蒸気量を下回ると、水蒸気は水滴に変化します。このとき、水蒸気が水滴に変わり始める温度を露点(ろてん)といいます。また、飽和水蒸気量に対する空気中の水蒸気量の割合を湿度といいます。
 水蒸気を含む一様な空気のまとまり(これを空気塊(かい)という)が、山を越える時など、地上付近から上空へ移動するときには、周囲の気圧が低くなるため、空気の体積が増加し、その結果気温や露点が下がります。上空へ移動する途中で気温と露点が等しくなると、水蒸気が水滴に変わり始め、雲ができます。雲ができ始める高さを凝結高度といい、凝結高度を超えても空気塊が上昇し続けると雲はさらに発達します。

(1)気温15℃、湿度40%の空気10m3中に含まれる水蒸気量は何gですか。
(2)気温33℃、露点24℃の空気5m3が9℃まで冷えた時 この空気中に含まれる水蒸気のうち、水滴に変わる水蒸気量は何gですか。
(3)空気塊が100m上昇すると、空気塊の気温は1.0℃、露点は0.2℃それぞれ下がります。標高0mにおいて気温27℃、露点11℃の空気塊が、山を越えようとして上昇し続けたとき、凝結高度は何mですか。
(4)空気塊が山を越える過程で雲を作ると、それまで含んでいた水蒸気は雲の中に取り残されるので、空気塊が山を越えて反対側のふもとにたどり着いたとき、山を越える前と比べて湿度は低くなります。また、空気塊が山を下るとき、周囲の気圧が高くなるため、空気塊の体積が減少し、気温は上がります。この現象の名称を答えなさい。


【解説と解答】
(1)気温15℃でしゃ1m3に含まれる飽和水蒸気量は12.8gですから、湿度40%であれば12.8×0.4=5.12g 10m3であれば5.12×10=51.2gになります。
(答え)51.2g

(2)露点が24℃ですから、1m3に含むことができる水蒸気は24℃で21.8gです。
9℃では8.8gですから、21.8-8.8=13gが水滴に変わります。13×5=65g
(答え)65g

(3)【1】×100m上がると、空気塊の温度は27-【1】になり、露点は11-【0.2】になります。これが等しくなるのですから27-【1】=11-【0.2】 【0.8】=16より
【1】=20から20×100=2000mが凝結高度です。
(答え)2000m

(4)このような理由で温度が上がる現象がフェーン現象です。
(答え)フェーン現象

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