【CFD基礎講座：噴霧編（4）】蒸発（1）
皆さま、こんにちは。
IDAJの流体解析エンジニア：ナッピです。
これまでの流体解析に関する記事はこちらです。あわせてご覧ください。
はじめての流体解析 ・ これって混相流？ ・ CFD基礎講座：噴霧編（1） ・ CFD基礎講座：噴霧編（2） ・ CFD基礎講座：噴霧編（3）
前回（【CFD基礎講座：噴霧編（3）】蒸気圧）は、蒸気圧という概念を導入することで、「どのようなケースで沸騰が起こるか？」についてご説明しました。今回は、蒸発に関してお話します。
はじめに、空気と水蒸気の混合気体に対して、以下の式によって定義される水蒸気の分圧Pwいう物理量を導入します。
Pw=Xw P
ただし、Xw：水蒸気のモル分率、P：混合気体の圧力（単位 Pa）。
コップ一杯の水を想像してみてください。時間が経つと、わずかに水が減少することがあります。これは水面から蒸発した水蒸気が空気中に飛び出していくことに起因した現象です。
ただこの現象、いつでも起こるわけではありません。ではどんなときに水は蒸発するのでしょうか？
この疑問は、「水の蒸気圧 Ps」と「水蒸気の分圧Pw」の関係によって整理することができます。
- Pw＜Psを満たすとき、水は水面から蒸発する
- Ps – Pwの値が大きいほど、水の蒸発速度は大きい
ここで2つの例を挙げてご説明します。
あいにくの雨・・・部屋の中に洗濯物を干すことにしました。（実はこの原稿を書いているちょうど今、外は大雨・・・）
乾燥した部屋の中に洗濯物を干すとよく乾きますが、梅雨時などの湿った部屋で干すと、なかなか乾いてくれません。
ここでは、同じ室温だと仮定して、部屋の中の水蒸気分圧を考えてみましょう。
「乾燥している部屋の方が水蒸気の含有率（モル分率）が少ない」⇒「乾燥している部屋の水蒸気分圧の方が湿った部屋より小さい」ことがわかります。
一方、同じ室温だと仮定していることから、両者の「水の蒸気圧」は同じ値を示します。これよって、乾燥している部屋の方が「水の蒸気圧Psと水蒸気の分圧 Pwの差」が大きいことがわかります。
したがって、「乾燥している部屋にある水分の方が蒸発しやすい」という結果を得ます。これで「乾燥している部屋に干した洗濯物の方が乾きやすい」という事実が証明されましたね。
続いて、「天気の良い日に外に洗濯物を干すと、なぜ洗濯物がよく乾くのか？」ということについて考えてみましょう。
「気流によって洗濯物に含まれる水分が飛ばされるから」。これも理由の１つだと思います。ただ、ここではもう一つの理由についてご説明したいと思います。
洗濯物を日差しに当てると、洗濯物自体が暖められます。すると、洗濯物に含まれる水分の温度が上昇し、その影響で、水分の蒸気圧Ps が上がります。水分の蒸気圧 Ps が上がるということは、「水の蒸気圧Psと水蒸気の分圧Pwの差」がより大きくなるということです。したがって、洗濯物に含まれる水分が蒸発しやすくなります（＝洗濯物がより早く乾く！）。
さて、「水の蒸気圧Ps」と「水蒸気の分圧Pw」の関係は、蒸発だけでなく凝縮にも応用できます。続きは次回のブログでお話しさせていただきます。
■「IDAJ Conference Online 2020」参加登録受付中！ ～オンデマンド配信とライブ配信を組み合わせたオンラインイベント～
参加費はもちろん無料。オンデマンドコンテンツは約2週間の会期中でのお手隙な時間や休憩時間等に、どのコンテンツでも何度でもご覧いただくことができます。
是非、お誘いあわせの上、お申込みとご参加いただきますようお願い申し上げます。社員一同心よりお待ち申し上げております。
MBD、最適化・RPA、システムシミュレーション、AI・機械学習、熱流体解析（汎用・エンジン・オープンソース）、構造解析、電子機器の熱設計支援、パーティクルシミュレーション、電磁界解析・ノイズ、バッテリー、ROM、SPDM、機能安全・安全性/信頼性解析 他多数！
↓↓↓↓↓ご登録は今すぐこちら↓↓↓↓↓
■IDAJ数値解析アカデミー
数値解析の初学者から経験者・上級者向けの＜無償・有償＞セミナーです。お客様の目的、レベルに即した講座やセミナーの選択が可能です。基礎理論から実践までを体系的に理解することで、コンピューターシミュレーションを“真にものづくりに役立てる ”ツール、ナレッジとして活用するための知識や情報を習得していただくことを目的としています。
■IDAJがご提供するオンラインコンテンツをご紹介しています。
■オンラインでの技術相談、お打合せ、技術サポートなどを承っています。
本件ならびに本記事で登場する製品やサービスに関しては、下記までお気軽にお問い合わせください。ご連絡をお待ちしています。
株式会社 IDAJ 営業部
Webからのお問い合わせはこちら
E-mail：info@idaj.co.jp
TEL： 045-683-1990