湿度の求め方と露点・雲のでき方｜飽和水蒸気量のグラフで確かめる教材
中学2年 / 第2分野 (4)気象とその変化 (ア)気象観測 (イ)天気の変化
湿度の計算は、式そのものは簡単です。「いまの水蒸気量 ÷ その気温の飽和水蒸気量 × 100」。詰まるのは、表から2つの数を引いてくるところと、その2つが何を指しているのかです。
このツールは、飽和水蒸気量のグラフの上に、いまの状態を点で置きます。気温を動かすと点が横に動き、曲線にぶつかったところが露点です。
この単元で つまずくところ
- 「飽和水蒸気量」と「いまの水蒸気量」が混ざる。 グラフの曲線は前者、点の高さが後者です。2つを別々に動かせるので、区別がつきます。
- 露点は「冷やしたときに曲線にぶつかる温度」。 水蒸気量を変えずに気温だけ下げていくと、点が左に動いて曲線に当たります。そこが露点です。動かして見ると一度で入ります。
- 湿度が同じでも水蒸気量は違う。 気温が高いほど、同じ湿度でも空気中の水蒸気は多くなります。気温を変えながら湿度を一定に保とうとすると、水蒸気量を増やす必要があることが分かります。
- 雲は「上がって冷えて」できる。 空気のかたまりを持ち上げると気温が下がり、露点に達したところから雲になります。地上の気温と湿度から、雲ができはじめる高さが決まります。
このツールで 何が見えるか
- 飽和水蒸気量のグラフ
- 曲線の上に、いまの気温と水蒸気量の点が置かれます。補助線で軸の値まで引けます。
- 湿度と露点
- 同時に出ます。気温を下げていくと湿度が上がり、100％になったところが露点です。
- コップの表面
- コップの温度を下げていくと、露点を下回ったところで水滴がつきます。結露が起きる温度がそのまま露点だと分かります。
- 雲ができはじめる高さ
- 空気のかたまりを持ち上げると気温が下がります。露点に届いた高さから雲になります。
- 3つの場面
- 「調べる」（部屋の状態を読む）・「確かめる」（自分で値を決める）・「雲」（持ち上げる）を切り替えます。
授業での使い方
コップの温度をゆっくり下げて、くもりはじめる瞬間を全員で見ます。そのときの温度が露点だと後で名づけます。
気温だけを変えて湿度がどう動くかを表にさせます。水蒸気量は変えません。「空気は変わっていないのに湿度が変わる」ことに気づかせます。
地上の気温と湿度から雲ができる高さを計算させてから、ツールで確かめます。同じ湿度でも気温が違えば高さが変わることまで進めます。
どの使い方でも、動かした条件はそのままURLに入ります。 画面の「リンクをコピー」を押して配れば、生徒の端末でも同じ画面が開きます。 生徒が見つけた条件のリンクを提出させれば、そのまま記録になります。
すぐ使える条件
あえて入れていないもの
中学校で教える形を優先して、省いている条件があります。 教科書や資料集の数値と合わないことがあるので、先に書いておきます。
- 飽和水蒸気量は教科書の表の値を通る曲線です。気圧による違いは扱いません。
- 雲ができる高さは、乾燥断熱減率 1.0℃/100m と露点減率 0.2℃/100m で計算しています。中学で使う「100mで1℃下がる」と同じ扱いです。
よくある質問
湿度の式は画面に出ますか？
既定では出しません。「ことばの説明」を押すと出ます。まず数字とグラフで気づかせてから、式を確かめる順番を想定しています。
前線のツールとつながっていますか？
つながっています。前線のツールは、この飽和水蒸気量の表をそのまま使って雲の底の高さを出しています。
乾湿計は出ますか？
いまは出ません。乾湿計から湿度を読む練習は、別のドリル型で扱うことを考えています。
ほかの教材は 中学理科ラボの一覧 から。
直してほしいところは 改善の要望 から。ツールの画面の「要望を送る」を押せば、そのとき見ていた条件のURLが付いた状態で開きます。