湿度
| 湿度と湿度測定 |
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| 特定の概念 |
| 一般的な概念 |
| 対策と手段 |
湿度は、空気中に存在する水蒸気の濃度です。水の気体状態である水蒸気は、一般に人間の目には見えません。[1]湿度は、降水、露、または霧が存在する可能性を示します。
湿度は、対象のシステムの温度と圧力に依存します。同じ量の水蒸気は、暖かい空気よりも冷たい空気の方が相対湿度が高くなります。関連するパラメータは露点です。飽和を達成するために必要な水蒸気の量は、温度が上昇するにつれて増加します。空気の小包の温度が下がると、水塊を追加したり失ったりすることなく、最終的に飽和点に到達します。空気の小包に含まれる水蒸気の量は大幅に異なる可能性があります。たとえば、飽和に近い空気の小包には、30°C（86°F）で空気1立方メートルあたり28 g（0.99オンス）の水が含まれている可能性がありますが、空気1立方メートルあたり8 g（0.28オンス）の水しか含まれていません。 8°C（46°F）。
湿度の3つの主要な測定値が広く使用されています：絶対、相対、および特定。絶対湿度は、湿った空気の体積あたりの水蒸気の質量（1立方メートルあたりのグラム数）[2]として、または乾燥空気の質量あたりの水蒸気の質量（通常はキログラムあたりのグラム数）として表されます。[3] 相対湿度は、多くの場合パーセンテージで表され、同じ温度での最大湿度に対する絶対湿度の現在の状態を示します。比湿は、湿った空気の総質量に対する水蒸気の質量 の比率です。
湿度は表面の生命にとって重要な役割を果たします。汗（発汗）に依存して体内の体温を調節する動物の場合、湿度が高いと皮膚表面からの水分蒸発速度が低下し、熱交換効率が低下します。この効果は、ヒュミデックスとも呼ばれる熱指数表を使用して計算できます。
空気が水蒸気を「保持」する、またはそれによって「飽和」するという概念は、相対湿度の概念に関連してしばしば言及されます。ただし、これは誤解を招く可能性があります。特定の温度で特定の空間に入る（または入ることができる）水蒸気の量は、存在する空気（窒素、酸素など）の量とはほとんど無関係です。確かに、真空は、空気で満たされた同じ体積とほぼ同じ水蒸気を保持する平衡能力を持っています。両方とも、与えられた温度での水の平衡蒸気圧によって与えられます。[4] [5]以下の「エンハンスメントファクター」で説明されている非常に小さな違いがあります。これは、高精度が要求されない限り、多くの計算で無視できます。
定義
絶対湿度
絶対湿度は、特定の体積または空気の質量に存在する水蒸気の総質量です。温度は考慮されていません。大気中の絶対湿度は、空気が30°C（86°F）で飽和している場合、ほぼゼロから1立方メートルあたり約30 g（1.1オンス）の範囲です。[7] [8]
絶対湿度は水蒸気の質量です、空気と水蒸気の混合物の体積で割ったもの、これは次のように表すことができます。
体積が固定されていない場合、気温や気圧が変化すると絶対湿度が変化します。これにより、温度が大幅に変化する可能性がある乾燥などの化学工学計算には適していません。その結果、化学工学における絶対湿度は、乾燥空気の単位質量あたりの水蒸気の質量を指す場合があります。これは、湿度比または質量混合比（以下の「比湿」を参照）とも呼ばれ、熱と質量により適しています。バランス計算。上記の式のように、単位体積あたりの水の質量は、体積湿度としても定義されます。混乱の可能性があるため、British StandardBS 1339 [9]は、「絶対湿度」という用語を避けることを提案しています。ユニットは常に注意深くチェックする必要があります。多くの湿度チャートはg / kgまたはkg / kgで示されていますが、任意の質量単位を使用できます。
気体と蒸気の混合物の物理的および熱力学的特性の研究に関係する分野は、湿り空気線図と呼ばれます。
相対湿度
相対湿度また空気-水混合物のは、水蒸気の分圧の比率として定義されます水の平衡蒸気圧への混合物で与えられた温度での純水の平らな表面上[10] ： [11] [12] [4]
言い換えると、相対湿度は、空気中に含まれる水蒸気の量と、特定の温度で空気に含まれる可能性のある水蒸気の量の比率です。それは空気の温度によって異なります：より冷たい空気はより少ない蒸気を保持することができます。したがって、絶対湿度が一定のままであっても、空気の温度を変更すると相対湿度が変わる可能性があります。
空気を冷やすと相対湿度が上昇し、水蒸気が凝縮する可能性があります（相対湿度が100％を超えると、飽和点になります）。同様に、空気を温めると相対湿度が下がります。霧を含む空気を温めると、水滴の間の空気が水蒸気を保持しやすくなるため、霧が蒸発する可能性があります。
相対湿度は、目に見えない水蒸気のみを考慮します。霧、雲、霧、および水のエアロゾルは、空気の相対湿度の測定にはカウントされませんが、それらの存在は、空気の本体が露点に近い可能性があることを示しています。
相対湿度は通常、パーセンテージで表されます。パーセンテージが高いほど、空気と水の混合物の湿度が高いことを意味します。相対湿度が100％の場合、空気は飽和状態になり、露点になります。液滴や結晶が核形成する可能性のある異物がない場合、相対湿度は100％を超える可能性があり、その場合、空気は過飽和であると言われます。相対湿度が100％を超える空気に粒子または表面を導入すると、それらの核に凝縮または氷が形成され、蒸気の一部が除去されて湿度が低下します。
相対湿度は、降水、露、または霧の可能性の指標であるため、天気予報やレポートで使用される重要な指標です。暑い夏の天候では、相対湿度が上昇すると、皮膚からの汗の蒸発が妨げられ、人間（および他の動物）の体感温度が上昇します。たとえば、暑さ指数によると、気温80.0°F（26.7°C）での相対湿度75％は、83.6°F±1.3°F（28.7°C±0.7°C）のように感じられます。[13] [14]
絶対湿度、相対湿度、気温の関係
海面での地球の大気中：
| 温度 | 相対湿度 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0％ | 10％ | 20％ | 30％ | 40％ | 50％ | 60％ | 70％ | 80％ | 90％ | 100％ | |
| 50°C（122°F） | 0（0） | 8.3（0.22） | 16.6（0.45） | 24.9（0.67） | 33.2（0.90） | 41.5（1.12） | 49.8（1.34） | 58.1（1.57） | 66.4（1.79） | 74.7（2.01） | 83.0（2.24） |
| 45°C（113°F） | 0（0） | 6.5（0.18） | 13.1（0.35） | 19.6（0.53） | 26.2（0.71） | 32.7（0.88） | 39.3（1.06） | 45.8（1.24） | 52.4（1.41） | 58.9（1.59） | 65.4（1.76） |
| 40°C（104°F） | 0（0） | 5.1（0.14） | 10.2（0.28） | 15.3（0.41） | 20.5（0.55） | 25.6（0.69） | 30.7（0.83） | 35.8（0.97） | 40.9（1.10） | 46.0（1.24） | 51.1（1.38） |
| 35°C（95°F） | 0（0） | 4.0（0.11） | 7.9（0.21） | 11.9（0.32） | 15.8（0.43） | 19.8（0.53） | 23.8（0.64） | 27.7（0.75） | 31.7（0.85） | 35.6（0.96） | 39.6（1.07） |
| 30°C（86°F） | 0（0） | 3.0（0.081） | 6.1（0.16） | 9.1（0.25） | 12.1（0.33） | 15.2（0.41） | 18.2（0.49） | 21.3（0.57） | 24.3（0.66） | 27.3（0.74） | 30.4（0.82） |
| 25°C（77°F） | 0（0） | 2.3（0.062） | 4.6（0.12） | 6.9（0.19） | 9.2（0.25） | 11.5（0.31） | 13.8（0.37） | 16.1（0.43） | 18.4（0.50） | 20.7（0.56） | 23.0（0.62） |
| 20°C（68°F） | 0（0） | 1.7（0.046） | 3.5（0.094） | 5.2（0.14） | 6.9（0.19） | 8.7（0.23） | 10.4（0.28） | 12.1（0.33） | 13.8（0.37） | 15.6（0.42） | 17.3（0.47） |
| 15°C（59°F） | 0（0） | 1.3（0.035） | 2.6（0.070） | 3.9（0.11） | 5.1（0.14） | 6.4（0.17） | 7.7（0.21） | 9.0（0.24） | 10.3（0.28） | 11.5（0.31） | 12.8（0.35） |
| 10°C（50°F） | 0（0） | 0.9（0.024） | 1.9（0.051） | 2.8（0.076） | 3.8（0.10） | 4.7（0.13） | 5.6（0.15） | 6.6（0.18） | 7.5（0.20） | 8.5（0.23） | 9.4（0.25） |
| 5°C（41°F） | 0（0） | 0.7（0.019） | 1.4（0.038） | 2.0（0.054） | 2.7（0.073） | 3.4（0.092） | 4.1（0.11） | 4.8（0.13） | 5.4（0.15） | 6.1（0.16） | 6.8（0.18） |
| 0°C（32°F） | 0（0） | 0.5（0.013） | 1.0（0.027） | 1.5（0.040） | 1.9（0.051） | 2.4（0.065） | 2.9（0.078） | 3.4（0.092） | 3.9（0.11） | 4.4（0.12） | 4.8（0.13） |
| −5°C（23°F） | 0（0） | 0.3（0.0081） | 0.7（0.019） | 1.0（0.027） | 1.4（0.038） | 1.7（0.046） | 2.1（0.057） | 2.4（0.065） | 2.7（0.073） | 3.1（0.084） | 3.4（0.092） |
| −10°C（14°F） | 0（0） | 0.2（0.0054） | 0.5（0.013） | 0.7（0.019） | 0.9（0.024） | 1.2（0.032） | 1.4（0.038） | 1.6（0.043） | 1.9（0.051） | 2.1（0.057） | 2.3（0.062） |
| −15°C（5°F） | 0（0） | 0.2（0.0054） | 0.3（0.0081） | 0.5（0.013） | 0.6（0.016） | 0.8（0.022） | 1.0（0.027） | 1.1（0.030） | 1.3（0.035） | 1.5（0.040） | 1.6（0.043） |
| −20°C（−4°F） | 0（0） | 0.1（0.0027） | 0.2（0.0054） | 0.3（0.0081） | 0.4（0.011） | 0.4（0.011） | 0.5（0.013） | 0.6（0.016） | 0.7（0.019） | 0.8（0.022） | 0.9（0.024） |
| −25°C（−13°F） | 0（0） | 0.1（0.0027） | 0.1（0.0027） | 0.2（0.0054） | 0.2（0.0054） | 0.3（0.0081） | 0.3（0.0081） | 0.4（0.011） | 0.4（0.011） | 0.5（0.013） | 0.6（0.016） |
比湿
比湿（または含水率）は、空気区画の総質量に対する水蒸気の質量の比率です。[17]比湿は、混合比にほぼ等しく、これは、同じ区画の乾燥空気の質量に対する空気区画内の水蒸気の質量の比率として定義されます。温度が下がると、飽和状態に達するのに必要な水蒸気の量も減ります。空気の小包の温度が低くなると、水塊を追加したり失ったりすることなく、最終的に飽和点に到達します。
関連する概念
相対湿度という用語は、空気中の水蒸気のシステムのために予約されています。相対飽和という用語は、空気以外の非凝縮性相にある水以外の凝縮性相からなるシステムの類似の特性を説明するために使用されます。[18]
測定
空気の湿度を測定するために使用される装置は、乾湿計または湿度計と呼ばれます。加湿器は湿度によってトリガーされるスイッチであり、除湿機を制御するためによく使用されます。
空気と水蒸気の混合物の湿度は、混合物の乾球温度（T）と湿球温度（T w）の両方がわかっている場合は、湿り空気線図を使用して決定されます。これらの量は、スリング乾湿計を使用して簡単に見積もることができます。
温度の関数として水蒸気の平衡蒸気圧を推定するために使用できるいくつかの実験式があります。アントワン式は、これらの中で最も複雑でないものの1つであり、3つのパラメーター（A、B、およびC）しかありません。Goff-Gratch方程式やMagnus-Tetens近似などの他の式は、より複雑ですが、より高い精度が得られます。[要出典]
アーデンバックの方程式は、このトピックに関する文献で一般的に見られます：[19]
どこは摂氏（°C）で表される乾球温度です。はミリバールで表される絶対圧力であり、はミリバールで表された平衡蒸気圧です。Buckは、この特定の形式の一般化された式を使用して水の平衡蒸気圧を推定する場合、-20〜 + 50°C（-4、および122°F）の間で最大相対誤差が0.20％未満であると報告しています。
湿度の測定と調整に使用されるさまざまなデバイスがあります。最も正確な測定のための校正基準には、重量湿度計、チルドミラー湿度計、および電解湿度計が含まれます。重量分析法は最も正確ですが、非常に面倒です。高速で非常に正確な測定には、チルドミラー法が効果的です。[20]プロセスのオンライン測定では、現在最も一般的に使用されているセンサーは、相対湿度を測定するための静電容量測定に 基づいています[21]。絶対湿度も表示するための内部変換が頻繁に行われます。これらは安価で、シンプルで、一般的に正確で、比較的堅牢です。すべての湿度センサーは、乾燥機からの排気ガスなど、ほこりを含んだガスの測定で問題に直面します。
湿度も、遠隔地に設置された衛星を使用して地球規模で測定されます。これらの衛星は、高度4〜12 km（2.5〜7.5マイル）の対流圏の水の濃度を検出できます。水蒸気を測定できる衛星には、赤外線に敏感なセンサーが搭載されています。水蒸気は、このスペクトル帯域の放射を特異的に吸収して再放射します。衛星の水蒸気画像は、気候条件（雷雨の形成など）の監視や天気予報の作成に重要な役割を果たします。
空気の密度と体積
湿度は水の気化と凝縮に依存し、それは主に温度に依存します。したがって、水で飽和したガスにさらに圧力を加えると、すべてのコンポーネントは、理想気体の法則に従って、最初は体積がほぼ減少します。。ただし、水の一部は、以前とほぼ同じ湿度に戻るまで凝縮し、結果として生じる総体積は、理想気体の法則が予測したものから逸脱します。逆に、温度を下げると、いくらかの水が凝縮し、最終的な体積が理想気体の法則によって予測されたものから逸脱します。したがって、ガス量は、湿度含有量を除いた乾燥量として表すこともできます。この割合は、理想気体の法則に従います。反対に、飽和体積は、飽和（または100％相対湿度）になるまで湿度がガス混合物に追加された場合のガス混合物の体積です。
水分子（ M≈18u ）は、窒素分子（ M≈28 ）または酸素分子（ M≈32）よりも質量が小さいため、湿度の高い空気は乾燥した空気よりも密度が低くなります。乾燥空気中の分子の約78％は窒素（N 2）です。乾燥空気中の分子の別の21％は酸素（O 2）です。乾燥空気の最後の1％は、他のガスの混合物です。
どのガスでも、特定の温度と圧力で、特定の体積に存在する分子の数は一定です。理想気体の法則を参照してください。したがって、水分子（蒸気）がその体積の乾燥空気に導入されると、温度と圧力が一定のままである場合、体積内の空気分子の数は同じ数だけ減少する必要があります。（同数の他の分子を除去せずに、水分子または他の分子をガスに追加するには、必然的に温度、圧力、または総体積を変更する必要があります。つまり、少なくともこれらの3つのパラメーターの1つ。温度と圧力が一定のままであると、体積が増加し、変位した乾燥空気分子が最初に追加の体積に移動し、その後、混合物は拡散によって最終的に均一になります。）したがって、ガスの単位体積あたりの質量-その密度—減少します。アイザックニュートンはこの現象を発見し、彼の著書Opticksにそれについて書いています。[22]
圧力依存性
空気-水システムの相対湿度は、温度だけでなく、対象のシステムの絶対圧力にも依存します。この依存性は、以下に示す空気-水システムを考慮することによって示されます。システムは閉じられています（つまり、システムに出入りする関係はありません）。
状態Aのシステムが等圧的に加熱されている場合（システム圧力を変更せずに加熱している場合）、水の平衡蒸気圧は温度の上昇とともに増加するため、システムの相対湿度は低下します。これは状態Bに示されています。
状態Aのシステムが等温圧縮されている場合（システム温度を変更せずに圧縮されている場合）、システム内の水の分圧が体積の減少とともに増加するため、システムの相対湿度が増加します。これは状態Cに示されています。202.64kPaを超えると、RHが100％を超え、水が凝縮し始める可能性があります。
体積を変えずに乾燥空気を追加するだけで状態Aの圧力を変えても、相対湿度は変化しません。
したがって、相対湿度の変化は、システム温度の変化、システムの体積の変化、またはこれらのシステムプロパティの両方の変化によって説明できます。
エンハンスメントファクター
エンハンスメントファクター湿った空気中の水の飽和蒸気圧の比率として定義されます純水の飽和蒸気圧まで：
エンハンスメントファクターは、理想気体システムの場合は1に等しくなります。ただし、実際のシステムでは、ガス分子間の相互作用効果により、純粋な水蒸気の平衡蒸気圧と比較して、空気中の水の平衡蒸気圧がわずかに増加します。したがって、拡張係数は通常、実際のシステムの1よりわずかに大きくなります。
エンハンスメントファクターは、Wexler、Goff、Gratchなどの経験的関係を使用して湿り空気線図システムの特性を推定する場合に、水蒸気の平衡蒸気圧を補正するために一般的に使用されます。
Buckは、海面では、飽和した湿った空気中の水の蒸気圧は、純水の平衡蒸気圧よりも約0.5％増加すると報告しています。[19]
効果
気候制御とは、人間の快適さ、健康、安全を提供し、機械、敏感な材料（たとえば、歴史的）および技術的な環境要件を満たすことを目的とした、建物、車両、およびその他の閉鎖空間の温度と相対湿度の制御を指しますプロセス。
気候
湿度自体は気候変数ですが、他の気候変数にも影響を及ぼします。環境湿度は、風や降雨の影響を受けます。
地球上で最も湿度の高い都市は、一般的に赤道に近く、沿岸地域の近くにあります。アジアとオセアニアの一部の都市は、最も湿度の高い都市の1つです。バンコク、ホーチミン市、クアラルンプール、香港、マニラ、ジャカルタ、ナハ、シンガポール、高雄、台北は、水域と赤道に近く、しばしば曇りの天気のため、ほとんどまたは一年中湿度が非常に高くなっています。一部の場所では、雨季に極端な湿度が発生し、暖かさが加わり、コルカタなどの生ぬるいサウナのような気分になります。、インドのチェンナイとコーチン、およびパキスタンのラホール。パキスタンのインダス川に位置するサッカル市は、モンスーンの季節にしばしば30°C（86°F）を超える、国内で最も高く、最も不快な露点のいくつかを持っています。[23]
高温と高露点が組み合わさって、65°C（149°F）を超える熱指数が生成されます。ダーウィンは12月から4月まで非常に湿度の高い雨季を経験します。ヒューストン、マイアミ、サンディエゴ、大阪、上海、深セン、東京また、夏の間は極端に湿度が高くなります。南西モンスーンと北東モンスーンの季節（それぞれ、5月下旬から9月と11月から3月）には、大雨と降雨後の比較的高い湿度が予想されます。モンスーンの季節以外は湿度が高いですが（赤道から離れた国と比べて）、完全に晴れた日がたくさんあります。オーストラリアのタスマニア北部などの涼しい場所では、オーストラリア本土とタスマニアの間の海のため、一年中高湿度が発生します。夏には、高温の乾燥した空気がこの海に吸収され、気温が35°C（95°F）を超えることはめったにありません。
地球の気候
湿度はエネルギー収支に影響を与え、それによって2つの主要な方法で温度に影響を与えます。まず、大気中の水蒸気には「潜熱」エネルギーが含まれています。蒸散または蒸発中に、この潜熱は地表の液体から除去され、地表を冷却します。これは、表面での最大の非放射冷却効果です。これは、地表での平均的な正味放射温暖化の約70％を補償します。
第二に、水蒸気はすべての温室効果ガスの中で最も豊富です。水蒸気は、緑色の光を通過させるが赤色の光を吸収する緑色のレンズのように、「選択的吸収体」です。他の温室効果ガスと同様に、水蒸気はほとんどの太陽エネルギーに対して透過的です。ただし、地表から上方に放出（放射）される赤外線エネルギーを吸収するため、湿度の高い地域では夜間の冷却はほとんど発生しませんが、乾燥した砂漠地域では夜間にかなり冷却されます。この選択的な吸収は温室効果を引き起こします。表面温度を太陽との理論的な放射平衡温度よりも大幅に高くし、水蒸気が他の温室効果ガスよりもこの温暖化の原因となっています。
ただし、他のほとんどの温室効果ガスとは異なり、水は地球のすべての地域で沸点を下回っているだけでなく、多くの高度で氷点下を下回っています。凝縮性の温室効果ガスとして、それははるかに低いスケールハイトとより短い大気寿命で沈殿します—数十年ではなく数週間。他の温室効果ガスがなければ、水の凝固点より低い地球の黒体温度は、水蒸気を大気から除去する原因になります。[24] [25] [26] したがって、水蒸気は非凝縮性温室効果ガスの「奴隷」です。[27] [28] [29]
動物と植物の生活
湿度は、生息地を定義する基本的な非生物的要因の1つであり（ツンドラ、湿地、砂漠はいくつかの例です）、特定の環境でどの動植物が繁殖できるかを決定します。[30]
人体は発汗とその蒸発によって熱を放散します。熱対流、周囲の空気、および熱放射は、体からの熱輸送の主要なモードです。高湿度の条件下では、皮膚からの汗の蒸発速度が低下します。また、湿度の高い時期に大気が皮膚と同じかそれよりも暖かい場合、体表に運ばれた血液は空気への伝導によって熱を放散することができません。体の外面に大量の血液が流れると、活動的な筋肉、脳、その他の内臓に流れる血液は少なくなります。体力低下、倦怠感それ以外の場合よりも早く発生します。覚醒と精神的能力も影響を受け、熱射病や高体温を引き起こす可能性があります。
人間の快適さ
湿度は熱的快適性にとって重要な要素ですが、人間は相対湿度の変化よりも温度の変化に敏感です。[31]湿度は、気温が低いときの屋外の熱的快適性にわずかな影響を及ぼし、中程度の気温ではわずかに顕著になり、気温が高いときははるかに強い影響を及ぼします。[32]
人体は温度を調節するための主要なメカニズムとして蒸発冷却を使用するため、人間は湿気のある空気に敏感です。湿気の多い条件下では、汗が皮膚で蒸発する速度は、乾燥した条件下よりも低くなります。人間は体温そのものではなく体からの熱伝達率を知覚するため、相対湿度が低いときよりも高いときの方が暖かく感じます。
人間は、温度に応じてさまざまな湿度（30〜70％[33]）で快適に過ごせますが、理想的には絶対温度（60°F露点）[34]、40 ％[35]〜60 ％を超えないようにします。 。[36] 一般に、他のすべての要因が一定に保たれている状態で、より高い温度は、より低い温度と比較して熱的快適性を達成するためにより低い湿度を必要とします。たとえば、衣服のレベル= 1、代謝率= 1.1、気温0.1 m / sの場合、気温と平均放射温度を20°Cから24°Cに変更すると、最大許容相対湿度が100％から熱的快適条件を維持するために65％。CBE _熱的快適性ツールは、特定の熱的快適性条件に対する相対湿度の影響を実証するために使用でき、ASHRAE Standard55-2017への準拠を実証するために使用できます。[37]
湿気の多い環境で呼吸困難を経験する人もいます。喘息などの呼吸器疾患に関連している場合もあれば、不安の産物である場合もあります。苦しんでいる人はしばしばそれに応じて過呼吸し、とりわけしびれ、失神、集中力の喪失の感覚を引き起こします。[38]
湿度が非常に低いと、不快感や呼吸器系の問題を引き起こし、一部の人にアレルギーを悪化させる可能性があります。湿度が低いと、鼻腔の内側を覆う組織が乾燥し、ひびが入り、ライノウイルスの風邪ウイルスに感染しやすくなります。[39]極端に低い（20 ％未満）相対湿度も眼の炎症を引き起こす可能性があります。[40] [41]家、特に寝室で加湿器を使用すると、これらの症状を改善することができます。[42]特に冬に、居住者の鼻腔が乾燥する可能性を減らすために、屋内の相対湿度を30％以上に保つ必要があります。[40] [43] [44]
エアコンは、温度だけでなく湿度も下げることで不快感を軽減します。冷たい屋外の空気を加熱すると、屋内の相対湿度レベルが30％未満に低下する可能性があります。[45] ASHRAE Standard 55-2017：Human Occupancyの熱環境条件によると、室内の熱的快適性は、熱に寄与する他の要因のレベルに応じて、相対湿度が0％から100％の範囲のPMV法によって達成できます。快適。[46]ただし、空調された建物の室内相対湿度の推奨範囲は、通常30〜60％です。[47] [48]
人間の健康
湿度が高くなると、エアロゾル化されたインフルエンザウイルスの感染力が低下します。ある研究では、「室内の相対湿度を40％以上に維持すると、エアロゾル化されたウイルスの感染力が大幅に低下する」と結論付けています。[49]
気道の粘液線毛クリアランスも低湿度によって妨げられます。犬を対象としたある研究では、粘液の輸送は、絶対湿度9g水/ m3の方が30g水/ m3よりも低いことがわかりました。[50]
湿度の上昇はまた、体全体の水分量の変化につながる可能性があり、特に暑くて湿度の高い天候での作業や運動に慣れている場合は、通常、適度な体重増加につながります。[51]
建物の建設
一般的な工法では、熱境界が不十分な建物の囲いを作成することが多く、外部の環境条件に抵抗しながら屋内の環境条件を維持するように設計された断熱および空気バリアシステムが必要です。[52] 20世紀に導入されたエネルギー効率の高い、高度に密閉された建築は、湿気の移動も遮断しました。これにより、壁の中や周囲に凝縮が形成されるという二次的な問題が発生し、カビやカビの発生が促進されました。さらに、基礎が適切に密閉されていない建物では、毛細管現象により水が壁を通過する可能性があります組積造製品に見られる毛穴の数。凝縮を回避するエネルギー効率の高い建物のソリューションは、建築の現在のトピックです。
HVACシステムを使用する建物の気候制御では、相対湿度を快適な範囲に維持することが重要です。快適な範囲では十分に低く、非常に乾燥した空気に関連する問題を回避するには十分な高さです。
温度が高く、相対湿度が低い場合、水の蒸発は急速です。土が乾き、ラインやラックに掛けられた濡れた服がすぐに乾き、汗が皮膚から蒸発しやすくなります。木製の家具は収縮し、これらの表面を覆っている塗料が破損する可能性があります。
気温が低く、相対湿度が高い場合、水の蒸発は遅くなります。相対湿度が100 ％に近づくと、表面に凝縮が発生し、カビ、腐食、腐敗、その他の湿気に関連する劣化の問題が発生する可能性があります。凝縮は、カビや木材腐朽菌の増殖を促進するだけでなく、非常口を凍結させる可能性があるため、安全上のリスクをもたらす可能性があります。
工場、研究所、病院、およびその他の施設での特定の生産および技術プロセスと処理では、加湿器、除湿器、および関連する制御システム を使用して特定の相対湿度レベルを維持する必要があります。
車両
上記の建物の基本原則は、車両にも適用されます。さらに、安全上の考慮事項がある場合があります。たとえば、車内の湿度が高いと、フロントガラスの曇りや電気部品の短絡などの凝縮の問題が発生する可能性があります。加圧された航空会社、潜水艇、宇宙船などの車両や圧力容器では、これらの考慮事項が安全性にとって重要である可能性があり、圧力を維持するための機器を含む複雑な環境制御システムが必要です。
航空
旅客機は、内部相対湿度が低く、多くの場合20 ％未満で動作します[53]。特に長距離フライトで。低湿度は、旅客機の巡航高度で見られる絶対湿度の低い非常に冷たい空気を吸い込んだ結果です。その後のこの空気の加温により、相対湿度が低下します。これは、目の痛み、皮膚の乾燥、粘膜の乾燥などの不快感を引き起こしますが、加湿器を使用して快適な中程度のレベルに上げることはできません。これは、船内に運ぶ必要のある水の量が大幅な重量ペナルティになる可能性があるためです。旅客機がより低い高度からより暖かい空気に降下するにつれて（おそらく地上数千フィートの雲の中を飛んでいる場合でも）、周囲の相対湿度が劇的に上昇する可能性があります。この湿った空気の一部は、通常、加圧された航空機のキャビンおよび航空機の他の非加圧領域に引き込まれ、冷たい航空機の外板に凝縮します。液体の水は通常、機内の内側と外側の両方で航空機の外板に沿って流れているのが見られます。車内の相対湿度は急激に変化するため、これらの環境で動作するようにコンポーネントを認定する必要があります。ほとんどの民間航空機コンポーネントに推奨される環境資格は、次のとおりです。RTCADO-160。
冷たく湿った空気は氷の形成を促進する可能性があります。これは、翼のプロファイルに影響を与え、重量を増加させるため、航空機にとって危険です。キャブレターエンジンには、キャブレター内に氷が形成される危険性があります。したがって、航空天気予報（METAR ）には、通常は露点の形式で相対湿度の表示が含まれます。
パイロットは離陸距離を計算する際に湿度を考慮に入れる必要があります。湿度が高いと滑走路が長くなり、上昇性能が低下するためです。
密度高度とは、空気密度が観測場所で示された空気密度と等しくなる標準大気条件（国際標準大気）に対する高度、つまり、密度で測定した場合の高さです。地面からの距離ではなく、空気の。「密度高度」は、非標準温度に合わせて調整された圧力高度です。
気温の上昇、そしてはるかに少ない程度で湿度の上昇は、密度高度の上昇を引き起こします。したがって、高温多湿の条件では、特定の場所の密度高度が実際の高度よりも大幅に高くなる可能性があります。
エレクトロニクス
電子機器は、特定の湿度条件（たとえば、10％から90％）でのみ動作するように評価されることがよくあります。範囲の上限では、湿気が透過性絶縁体の導電率を高め、誤動作を引き起こす可能性があります。湿度が低すぎると、材料がもろくなる可能性があります。記載されている動作湿度範囲に関係なく、電子製品に対する特定の危険は凝縮です。電子製品を寒い場所（たとえば、ガレージ、車、小屋、熱帯の空調されたスペース）から暖かい湿気のある場所（家、熱帯の外）に移動すると、凝縮によって回路基板やその他の絶縁体が覆われ、短絡が発生する可能性があります機器内部の回路。このような短絡は、凝縮が発生する前に機器の電源がオンになると、重大な永久的な損傷を引き起こす可能性があります。蒸発した。同様の凝縮効果は、眼鏡をかけている人が寒さから入ってくるとき（つまり、眼鏡が曇るとき）によく見られます。[54]寒さから持ち込まれた後、電源を入れる前に、電子機器を数時間順応させることをお勧めします。一部の電子機器は、そのような変化を検出し、プラグを差し込むと、通常は小さな液滴記号で、凝縮のリスクがなくなるまで使用できないことを示すことができます。時間が重要な状況では、PCケースからサイドパネルを取り外したり、ファンをケースに吹き込むように指示したりするなど、デバイスの内部を通る空気の流れを増やすと、新しい環境に順応するために必要な時間が大幅に短縮されます。
対照的に、湿度レベルが非常に低いと静電気が発生しやすくなり、放電が発生したときにコンピュータが自然にシャットダウンする可能性があります。誤った不安定な機能とは別に、静電放電はソリッドステートデバイスの絶縁破壊を引き起こし、不可逆的な損傷を引き起こす可能性があります。データセンターは、これらの理由から相対湿度レベルを監視することがよくあります。
業界
高湿度は、特定のプロセス（たとえば、水蒸気改質、湿式硫酸プロセス）の一部として炉を使用する化学プラントや製油所の能力に悪影響を与えることがよくあります。たとえば、湿度によって周囲の酸素濃度が低下するため（乾燥空気は通常、20.9％の酸素ですが、相対湿度が100％の場合、空気は20.4％の酸素です）、煙道ガスファンは、同じ発火率。[55]
ベーキング
湿球温度の上昇によって表されるオーブン内の湿度が高いと、焼き菓子の周囲の空気の熱伝導率が高まり、焼き上げプロセスが速くなり、さらには焼けるようになります。逆に、湿度が低いと、ベーキングプロセスが遅くなります。[56]
その他の重要な事実
相対湿度が100％の場合、空気は飽和状態になり、露点になります。水蒸気圧により、近くの液体の水の蒸発も凝縮も近くの水を成長させることはできません。近くの氷の昇華も、近くの氷を成長させるための堆積もありません。
相対湿度が100％を超える可能性があり、その場合、空気は過飽和になります。雲の形成には過飽和空気が必要です。 雲凝結核は、霧や雲を形成するために必要な過飽和のレベルを下げます-液滴や氷が形成される核がない場合、これらの液滴や氷の結晶が自発的に形成されるためには、より高いレベルの過飽和が必要です。原子核物理学の実験で使用されるウィルソン霧箱では、チャンバー内に過飽和状態が発生し、移動する亜原子粒子が凝縮核として機能するため、霧の痕跡がそれらの粒子の経路を示します。
与えられた露点とそれに対応する絶対湿度に対して、相対湿度は、非線形ではありますが、温度とともに逆に変化します。これは、水の分圧が温度とともに上昇するためです。これは、ヘアドライヤーから除湿機まで、あらゆるものの背後にある動作原理です。
より高い気温でより高い水蒸気分圧の可能性が高まるため、海面での空気の含水量は、約0.5以下であるのに対し、30°C（86°F）で3質量％に達する可能性があります。 0°C（32°F）での質量％。これは、冬の間の加熱された構造物の湿度の低レベル（湿気を追加する手段がない場合）を説明し、乾燥肌、目のかゆみ、および 静電荷の持続をもたらします。屋外で飽和状態（相対湿度100％）の場合でも、屋内に流入する浸透した外気を加熱すると、その水分容量が増加し、相対湿度が低下し、屋内（人体や観葉植物を含む）の湿った表面からの蒸発率が増加します。
同様に、湿度の高い気候の夏の間、エアコンで冷却された空気から大量の液体の水が凝縮します。暖かい空気は露点以下に冷却され、余分な水蒸気が凝縮します。この現象は、氷のように冷たい飲み物が入っているカップの外側に水滴が形成される現象と同じです。
経験則として、最大絶対湿度は、温度が20°F（11°C）上昇するごとに2倍になります。したがって、絶対湿度の保存を前提とすると、相対湿度は、温度が20°F（11°C）上昇するごとに2分の1に低下します。たとえば、常温の範囲では、68°F（20°C）および50％の相対湿度の空気は、50°F（10°C）、その露点、および41°F（5 °C）相対湿度80％で68°F（20°C）に温められた空気の相対湿度はわずか29％で、乾燥した感じになります。比較すると、熱的快適性標準ASHRAE 55では、湿度の下限は設定されていませんが、露点を16.8°C（62.2°F）に維持するように湿度を制御するように設計されたシステムが必要です。[46]
水蒸気は、同じ温度の空気の他の気体成分よりも軽いガスであるため、湿気のある空気は自然対流によって上昇する傾向があります。これは、雷雨やその他の気象現象の背後にあるメカニズムです。相対湿度は、露や霧の可能性の指標であるため、天気予報やレポートでよく言及されます。暑い夏の天候では、相対湿度が上昇するにつれて皮膚からの汗の蒸発を妨げることにより、人間（および他の動物）の体感温度も上昇します。この効果は、熱指数またはヒュミデックス。
湿度を測定するために使用されるデバイスは、湿度計と呼ばれます。それを調整するために使用されるものは、ヒュミディスタット、または時にはハイグロスタットと呼ばれます。（これらは、それぞれ温度計とサーモスタットに類似しています。）
も参照してください
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外部リンク
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