湿度

湿度は空気中に存在する水蒸気の濃度です。水蒸気は気体の状態であり、通常、人間の目には見えません。^[2]湿度は降水、露、霧が発生する 可能性を示します。

湿度は、対象システムの温度と圧力に依存します。同じ量の水蒸気でも、冷たい空気の方が暖かい空気よりも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。飽和に達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。空気塊の温度が低下すると、最終的には水分量が増加または減少することなく飽和点に達します。空気塊に含まれる水蒸気の量は大幅に異なる場合があります。たとえば、飽和に近い空気塊には、30 °C (86 °F) では 1 立方メートルあたり 28 g の水が含まれますが、8 °C (46 °F) では 1 立方メートルあたり 8 g の水しか含まれません。

湿度の測定には、絶対湿度、相対湿度、比湿度の 3 つの主要な方法が広く使用されています。絶対湿度は、湿った空気の体積あたりの水蒸気の質量 (立方メートルあたりのグラム数) ^[3]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) ^{[4]として表されます。} 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現在の絶対湿度の状態を示します。比湿度は、水蒸気の質量と湿った空気の総質量の 比率です。

湿度は地上の生物にとって重要な役割を果たします。体内温度を調節するために発汗に依存する動物にとって、湿度が高いと皮膚表面からの水分蒸発率が低下し、熱交換効率が低下します。この影響は、熱指数表を使用するか、または同様の 湿度指数を使用して計算できます。

空気が水蒸気を「保持する」、または水蒸気で「飽和する」という概念は、相対湿度の概念に関連してよく言及されます。しかし、これは誤解を招きます。特定の温度で特定の空間に入る（または入ることのできる）水蒸気の量は、存在する空気（窒素、酸素など）の量とはほとんど関係ありません。実際、真空は、同じ体積の空気で満たされた場合とほぼ同じ平衡容量で水蒸気を保持します。どちらも、特定の温度での水の平衡蒸気圧によって決まります。^{[5] [6]}下の「増加係数」で説明する非常に小さな差がありますが、これは、高い精度が要求されない限り、多くの計算で無視できます。

絶対湿度は、与えられた体積または質量の空気中に存在する水蒸気の総量です。温度は考慮されません。大気中の絶対湿度は、空気が30℃（86℉）で飽和状態にあるとき、ほぼゼロから1立方メートルあたり約30g（1.1オンス）の範囲です。^{[8] [9]}

絶対湿度は、水蒸気の質量を空気と水蒸気の混合物の体積で割ったもので、次のように表されます。 ${\displaystyle (m_{{\text{H}}_{2}{\text{O}}})}$${\displaystyle (V_{\text{net}})}$

$${\displaystyle AH={\frac {m_{{\text{H}}_{2}{\text{O}}}}{V_{\text{net}}}}.}$$体積が設定されていない場合、絶対湿度は空気の温度や圧力の変化に応じて変化します。このため、温度変化が著しい可能性がある乾燥などの化学工学の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、つまり湿度比または質量混合比（下記の「比湿度」を参照）を指すことがあり、これは熱および質量バランスの計算に適しています。上記の式にある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ています。混乱の可能性があるため、英国規格BS 1339 ^[10]では、「絶対湿度」という用語を避けることを推奨しています。単位は常に注意深く確認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する分野は、乾湿測定学と呼ばれます。

相対湿度は、空気中に含まれる水蒸気の量と、特定の温度で空気が含む可能性のある水蒸気の量との比率です。相対湿度は空気の温度によって変化します。空気の温度が低いほど含むことができる水蒸気の量が少なくなり、温度が低いほど空気中の水蒸気が凝縮する傾向があります。したがって、絶対湿度が一定であっても、空気の温度が変化すると相対湿度が変化することがあります。

空気が冷える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、露点が上昇します)。同様に、空気が暖まると相対湿度が低下します。霧を含んだ空気を暖めると、熱によって水滴が完全に蒸発する傾向があるため、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、靄、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 100% では、空気は飽和しており、露点にあります。水滴や結晶の核となる異物がない場合、相対湿度は 100% を超えることがあり、その場合、空気は過飽和状態にあると言われます。相対湿度が 100% を超える空気に何らかの粒子または表面が接触すると、それらの核に結露または氷が形成され、それによって水蒸気の一部が除去され、湿度が低下します。

科学的な概念では、空気と水の混合物の相対湿度（または）は、空気中の水蒸気分圧（）と、同じ温度における水の飽和蒸気圧（）の比として定義され、通常はパーセントで表されます：^{[11] [12] [5]}${\displaystyle RH}$${\displaystyle \varphi }$${\displaystyle p}$${\displaystyle p_{s}}$

$${\displaystyle \varphi =100\%\cdot p/p_{s}}$$

相対湿度は、降水、露、霧の可能性を示す指標であるため、天気予報や天気予報で使われる重要な指標です。暑い夏の天候では、相対湿度の上昇により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、熱指数によると、気温が80.0°F（26.7°C）で相対湿度が75%の場合、体感温度は83.6±1.3°F（28.7±0.7°C）になります。^{[13] [14]}

相対湿度は、コンクリートスラブの上に床材を設置するのが適切かどうかを評価するために使用される重要な指標でもあります。^{[説明が必要]}

比湿（または水分含有量）は、水蒸気の質量と空気塊の全質量の比です。^{[17]比湿は}混合比とほぼ等しく、混合比は空気塊内の水蒸気の質量と、同じ空気塊内の乾燥空気の質量の比として定義されます。温度が下がると、飽和に達するために必要な水蒸気の量も減ります。空気塊の温度が低くなると、最終的には水分の質量が増えたり減ったりすることなく飽和点に達します。

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、空気以外の非凝縮相中に水以外の凝縮相を含む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]

空気の湿度を測定するのに使用される装置は、乾湿計または湿度計と呼ばれます。湿度計は湿度によって作動するスイッチで、加湿器や除湿器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、湿度チャート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推定できます。

水蒸気の平衡蒸気圧を温度の関数として推定するのに使用できる経験式はいくつかあります。アントワーヌ方程式は、3 つのパラメータ ( A、B、C )のみを持つ最も単純な式です。ゴフ・グラッチ方程式やマグナス・テテンス近似などの他の式はより複雑ですが、精度は高くなります。^{[引用が必要]}

アーデンバック方程式は、このトピックに関する文献でよく見られます。^[19]

$${\displaystyle e_{w}^{*}=\left(1.0007+3.46\times 10^{-6}P\right)\times 6.1121\,e^{17.502T/(240.97+T)},}$$

ここで、は摂氏 (°C) で表された乾球温度、はミリバールで表された絶対圧力、はミリバールで表された平衡蒸気圧です。Buck は、この特定の一般化式を使用して水の平衡蒸気圧を推定した場合、最大相対誤差は -20 °C から +50 °C (-4 °F から 122 °F) の間で 0.20% 未満であると報告しています。 ${\displaystyle T}$${\displaystyle P}$${\displaystyle e_{w}^{*}}$

湿度の測定と調節にはさまざまな装置が使用されています。最も正確な測定のための校正標準には、重量法湿度計、冷却鏡湿度計、電解湿度計があります。重量法は最も正確ですが、非常に扱いにくいです。高速で非常に正確な測定には、冷却鏡法が効果的です。^[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静電容量測定に基づいており、 ^[21]絶対湿度も表示するための内部変換も頻繁に行われます。これらは安価でシンプル、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、衣類乾燥機の排気流など、粉塵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ています。これらの衛星は、高度 4 ～ 12 km (2.5 ～ 7.5 マイル) の対流圏の水分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、特にこのスペクトル帯域の放射線を吸収して再放射します。衛星による水蒸気画像は、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。

湿度は水の蒸発と凝縮に依存し、こ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かけると、すべての成分の体積は最初はほぼ理想気体の法則に従って減少します。ただし、一部の水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で予測されたものから外れます。

逆に、温度が下がると水分が凝縮し、最終的な体積が理想気体の法則で予測される値から外れます。したがって、ガスの体積は、水分を除いた乾燥体積として表すこともできます。この割合は、理想気体の法則に正確に従います。一方、飽和体積は、ガス混合物に湿度を加えて飽和状態 (または相対湿度 100%) にした場合の体積です。

湿った空気は乾燥した空気よりも密度が低くなります。これは、水分子 ( M ≈ 18 u ) の質量が窒素分子 (M ≈ 28) や酸素分子 (M ≈ 32) の質量よりも小さいためです。乾燥した空気中の分子の約 78% は窒素 (N ₂ ) です。乾燥した空気中の分子の残りの 21% は酸素 (O ₂ ) です。乾燥した空気の残りの 1% は他のガスの混合物です。

任意のガスについて、与えられた温度と圧力では、特定の体積内に存在する分子の数は一定です。したがって、一定数 N の水分子 (蒸気) が一定体積の乾燥空気に導入されると、温度変化なしで圧力を一定に保つためには、その体積内の空気分子の数が同じ数 N だけ減少する必要があります。ガスを理想気体と見なすと、その数は正確に等しくなります。同数の他の分子を除去せずに水分子またはその他の分子をガスに追加すると、必然的に温度、圧力、または総体積の変化、つまり、これら 3 つのパラメーターの少なくとも1 つが変化します。

温度と圧力が一定であれば、体積が増加し、移動した乾燥空気分子は最初に追加された体積に移動し、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、つまり密度は減少します。アイザック・ニュートンはこの現象を発見し、著書「光学」でこれについて書いています。^[22]

空気-水システムの相対湿度は、温度だけでなく、対象システム内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で実証されます。システムは閉じています (つまり、物質がシステムに出入りすることはありません)。

状態 A のシステムが等圧加熱 (システム圧力の変化なしで加熱) されると、温度の上昇とともに水の平衡蒸気圧が増加するため、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 (システム温度の変化なしに圧縮) されると、体積の減少に伴ってシステム内の水の部分圧が増加するため、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。202.64 kPa を超えると、RH は 100% を超え、水が凝縮し始める可能性があります。

状態 A の圧力を、体積を変えずに単に乾燥した空気を追加することによって変更した場合、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、システムの容積の変化、またはこれら両方のシステム特性の変化によって説明できます。

増強係数は、湿った空気中の水の飽和蒸気圧と純水の飽和蒸気圧の比として定義されます。 ${\displaystyle (f_{w})}$${\displaystyle (e'_{w})}$

$${\displaystyle f_{W}={\frac {e'_{w}}{e_{w}^{*}}}.}$$

理想気体システムの場合、増強係数は 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、空気中の水の平衡蒸気圧は、純水蒸気の平衡蒸気圧に比べてわずかに増加します。したがって、実際のシステムの場合、増強係数は通常、1 よりわずかに大きくなります。

増大係数は、ウェクスラー、ゴフ、グラッチによって開発されたような経験的関係を使用して湿度測定システムの特性を推定するときに、水蒸気の平衡蒸気圧を補正するためによく使用されます。

バックは、海面では飽和湿潤空気中の水の蒸気圧は純水の平衡蒸気圧より約0.5％増加すると報告している。^[19]

気候制御とは、人間の快適さ、健康、安全を確保し、機械、敏感な材料（たとえば、歴史的材料）、技術プロセスの環境要件を満たすことを目的として、建物、車両、その他の密閉空間の温度と相対湿度を制御することを指します。

湿度自体は気候変数ですが、他の気候変数にも影響を与えます。環境湿度は風や降雨量の影響を受けます。

地球上で最も湿度の高い都市は、一般的に赤道に近い沿岸地域にあります。アジアやオセアニアの一部の都市は、最も湿度が高い都市です。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、那覇、シンガポール、高雄、台北は、水域や赤道に近いことと、曇り空が多いことから、年間を通じて湿度が非常に高くなります。

インドのコルカタ、チェンナイ、コーチ、パキスタンのラホールなど、雨期には極度の湿度とぬるいサウナのような暑さが組み合わさる場所もあります。パキスタンのインダス川沿いにあるスッカル市は、国内で最も露点が高く不快な場所の1つであり、モンスーンシーズンには30°C（86°F）を超えることがよくあります。^[23]

高温と高露点が組み合わさって、熱指数は 65 °C (149 °F) を超えます。ダーウィンでは12 月から 4 月にかけて非常に湿度の高い雨季が訪れます。ヒューストン、マイアミ、サンディエゴ、大阪、上海、深セン、東京でも夏季に非常に湿度の高い時期が訪れます。南西モンスーンと北東モンスーン (それぞれ 5 月下旬から 9 月、11 月から 3 月) の季節には、大雨が降り、降雨後は湿度が比較的高くなります。

モンスーンシーズン以外は湿度が高い（赤道から遠い国と比べると）ものの、晴天の日が続きます。オーストラリアのタスマニア北部などの涼しい地域では、オーストラリア本土とタスマニアの間に海があるため、年間を通じて湿度が高くなります。夏には、この海が熱く乾燥した空気を吸収し、気温が 35 °C（95 °F）を超えることはめったにありません。

湿度はエネルギー収支に影響し、それによって 2 つの主な方法で気温に影響を及ぼします。まず、大気中の水蒸気には「潜熱」が含まれています。蒸散または蒸発中に、この潜熱が表面の液体から除去され、地球の表面が冷却されます。これは、地表における最大の非放射冷却効果です。これにより、地表での平均正味放射温暖化の約 70% が相殺されます。

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、緑色の光を通し、赤色の光を吸収する緑色レンズのような「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を透過します。しかし、地球の表面から上向きに放射される赤外線エネルギーを吸収します。これが、湿気の多い地域では夜間の冷却がほとんど発生しないのに対し、乾燥した砂漠地帯では夜間にかなり冷える理由です。この選択的吸収が温室効果を引き起こします。これにより、表面温度が太陽との理論的な放射平衡温度よりも大幅に上昇し、水蒸気は他のど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。

しかし、他のほとんどの温室効果ガスとは異なり、水は地球上のすべての地域で沸点以下であるだけでなく、多くの高度で氷点以下である。凝縮性温室効果ガスとして、水はスケール高さがはるかに低く、大気寿命が短い（数十年ではなく数週間）状態で沈殿する。他の温室効果ガスがなければ、水の氷点以下の地球の黒体温度により、水蒸気が大気から除去される。^{[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」である。^{[27] [28] [29]}

湿度は、あらゆる生息地（ツンドラ、湿地、砂漠などがその例）を定義する基本的な非生物的要因の1つであり、特定の環境でどの動物や植物が繁栄できるかを決定する要因です。 ^[30]

人体は発汗とその蒸発によって熱を放散します。周囲の空気への熱対流と熱放射は、体から熱が輸送される主な方法です。湿度の高い状況では、皮膚からの汗の蒸発率が低下します。また、湿度の高いときに大気が皮膚と同じかそれ以上に暖かい場合、体表面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。体の外側の表面に大量の血液が行き渡ると、活動中の筋肉、脳、その他の内臓に流れる血液が少なくなります。体力は低下し、通常よりも早く疲労が生じます。注意力や精神力も影響を受け、熱中症や高体温になることがあります。

家畜化された植物や動物（トカゲなど）は、室内や容器内で育てる場合、最適な繁殖環境を維持するために、定期的に湿度を維持する必要があります。

湿度は温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、気温が低いときには屋外の温熱的快適性にほとんど影響を与えませんが、気温が中程度のときにはやや顕著な影響を与え、気温が高いときにははるかに強い影響を与えます。^[32]

人間は湿気の多い空気に敏感です。なぜなら、人間の体は主に蒸発冷却を体温調節のメカニズムとして利用しているからです。湿度の高い環境では、皮膚の汗が蒸発する速度は乾燥した環境よりも遅くなります。人間は温度そのものではなく、体からの熱伝達速度を感知するため、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、気温に応じて 30 ～ 70% ^[33]の広い湿度範囲で快適に過ごすことができますが、理想的には絶対湿度 (60 °F 露点) ^[34]を超えず、 40  % ^[35]～ 60 % ^[36] の範囲です。 一般に、気温が高いほど、他のすべての要因が一定であれば、気温が低い場合に比べて、温熱快適性を達成するために必要な湿度は低くなります。たとえば、衣服レベル = 1、代謝率 = 1.1、風速 0.1 m/s の場合、気温と平均放射温度が 20 °C から 24 °C に変化すると、温熱快適条件を維持するために許容される最大相対湿度は 100% から 65% に低下します。CBE Thermal Comfort Tool を使用すると、特定の温熱快適条件に対する相対湿度の影響を実証でき、ASHRAE Standard 55–2017 への準拠を実証できます。^[37]

湿気の多い環境では呼吸困難を感じる人もいます。喘息などの呼吸器疾患が原因の場合もありますが、不安からくる場合もあります。影響を受けた人は過呼吸に陥ることが多く、しびれ、失神、集中力の低下などの症状が現れます。^[38]

湿度が低すぎると、不快感や呼吸器系の問題が生じ、人によってはアレルギーを悪化させることがあります。湿度が低いと、鼻腔の内側の組織が乾燥してひび割れ、ライノウイルスによる風邪ウイルスが侵入しやすくなります。 ^[39]相対湿度が極端に低い（20  ％未満）と、目の炎症を引き起こすこともあります。^{[40] [41]家庭、特に寝室で}加湿器を使用すると、これらの症状の緩和に役立ちます。^[42]室内の相対湿度は、特に冬場は、鼻腔が乾燥する可能性を減らすために、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暖めると、室内の相対湿度が30%未満に下がることがあります。^[45] ASHRAE規格55-2017：人間の居住環境の熱環境条件によると、室内の温熱快適性は、温熱快適性に寄与する他の要因のレベルに応じて、相対湿度を0%から100%の範囲でPMV法によって達成できます。 ^[46]ただし、空調設備のある建物の推奨室内相対湿度の範囲は通常30～60%です。^{[47] [48]}

湿度が高いと、エアロゾル化したインフルエンザウイルスの感染力は低下します。ある研究では、「室内の相対湿度を40%以上に維持すると、エアロゾル化したウイルスの感染力が大幅に低下する」と結論付けられています。^[49]

建物内の過剰な湿気は、居住者を真菌の胞子、細胞片、またはマイコトキシンにさらします。^[50]カビのある家の乳児は、喘息やアレルギー性鼻炎を発症するリスクが非常に高くなります。^[50]カビが生えた/湿気の多い建物で働く成人の半数以上が、カビへの曝露により鼻や副鼻腔の症状を発症します。^[50]

呼吸器官の粘液繊毛クリアランスも湿度が低いと妨げられます。ある犬を対象とした研究では、絶対湿度が9g/m ³の場合、30g/m ³の場合よりも粘液輸送が低下することがわかりました。^[51]

湿度の上昇は体内の水分量の変化にもつながり、特に高温多湿の気候で働いたり運動したりすることに慣れている人の場合は、通常、中程度の体重増加につながります。^[52]

一般的な建設方法では、建物の熱境界が不十分になることが多く、外部の環境条件に耐え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材と空気バリアシステムが必要になります。 ^[53] 20世紀に導入されたエネルギー効率の高い密閉度の高い建築は、湿気の動きも密閉してしまい、壁の内側と周囲に結露が発生するという二次的な問題を引き起こし、カビや白カビの発生を促します。さらに、基礎が適切に密閉されていない建物では、石積み製品に見られる細孔の毛細管現象により、水が壁を通り抜けてしまいます。結露を回避するエネルギー効率の高い建物の解決策は、現在の建築のトピックです。

HVACシステムを使用する建物内の気候制御では、相対湿度を快適な範囲（快適に過ごせるほど低く、かつ非常に乾燥した空気に関連する問題を回避できるほど高い）に維持することが重要です。

気温が高く、相対湿度が低い場合、水分の蒸発が速く、土は乾き、物干し竿やラックに掛けられた濡れた衣類はすぐに乾き、汗は皮膚からすぐに蒸発します。木製家具は収縮し、表面を覆っている塗装が割れることがあります。

気温が低く、相対湿度が高い場合、水分の蒸発は遅くなります。相対湿度が 100  % に近づくと、表面に結露が発生し、カビ、腐食、腐敗、その他の湿気による劣化などの問題を引き起こす可能性があります。結露はカビや木材の腐敗の増殖を促進し、非常口が凍結して閉じ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、その他の施設における特定の生産および技術プロセスや処理では、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。

上記の建物の基本原則は、車両にも当てはまります。さらに、安全上の考慮事項もあります。たとえば、車両内の湿度が高いと、フロントガラスの曇りや電気部品のショートなど、結露の問題が発生する可能性があります。車両や、加圧された航空機、潜水艦、宇宙船などの圧力容器では、これらの考慮事項が安全にとって重要になる可能性があり、圧力を維持するための装置を含む複雑な環境制御システムが必要です。

旅客機は、特に長距離飛行では機内の相対湿度が低い状態で運航しており、多くの場合は20  %未満です^[54]。湿度が低いのは、旅客機の巡航高度で絶対湿度の低い非常に冷たい空気を吸い込むためです。その後この空気が温められることで相対湿度が低下します。これにより、目の痛み、皮膚の乾燥、粘膜の乾燥などの不快感が生じますが、機内に持ち込む必要がある水の量が重量に大きく影響するため、快適な中間レベルまで湿度を上げるために加湿器は使用されていません。旅客機が寒い高度から暖かい空気中に降下するとき、場合によっては地上数千フィートの雲の中を飛行しているときでさえ、周囲の相対湿度は劇的に上昇することがあります。

この湿った空気の一部は、通常、加圧された航空機の客室や航空機のその他の非加圧領域に引き込まれ、冷たい航空機の機体表面に凝結します。機体の機体表面に沿って、客室の内側と外側の両方で液体の水が流れているのが見られます。機体内部の相対湿度は急激に変化するため、部品はそのような環境で動作するように認定されている必要があります。ほとんどの商用航空機部品の推奨環境認定は、RTCA DO-160に記載されています。

冷たく湿った空気は氷の形成を促進し、翼の形状に影響を与え、重量を増加させるため、航空機にとって危険です。自然吸気式内燃機関では、キャブレター内部に氷が形成されるというさらなる危険があります。したがって、航空気象通報 ( METAR ) には、通常、露点の形で相対湿度の指標が含まれます。

パイロットは離陸距離を計算する際に湿度を考慮する必要があります。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。

密度高度は、標準大気条件 (国際標準大気) を基準とした高度で、空気の密度が観測地点で示された空気の密度と等しくなります。言い換えると、地面からの距離ではなく空気の密度で測定した場合の高さです。「密度高度」は、非標準温度に合わせて調整された気圧高度です。

気温の上昇、そして、それよりはるかに少ない程度ではあるが湿度の上昇によって、密度高度は上昇します。したがって、高温多湿の条件では、特定の場所の密度高度は、実際の高度よりも大幅に高くなる場合があります。

電子機器は、特定の湿度条件（例えば、10% ～ 90%）でのみ動作するように定格設定されていることが多い。電子機器に最適な湿度は 30% ～ 65% である。範囲の上限では、水分によって透過性絶縁体の導電性が高まり、故障につながる可能性がある。湿度が低すぎると、材料が脆くなる可能性がある。記載されている動作湿度範囲に関係なく、電子機器にとって特に危険なのは結露である。電子機器を寒い場所（例えば、ガレージ、車、小屋、熱帯地方の空調の効いた空間）から暖かく湿度の高い場所（家、熱帯地方の屋外）に移動すると、結露が回路基板やその他の絶縁体を覆い、機器内で短絡を引き起こす可能性がある。結露が蒸発する前に機器の電源を入れると、このような短絡によって重大な永久的な損傷が発生する可能性がある。同様の結露効果は、眼鏡をかけている人が寒い場所から戻ってきたときによく見られる（つまり、眼鏡が曇る）。^[55]

寒い場所から電子機器を持ち込んだ後は、電源を入れる前に数時間放置して環境に慣れさせることをお勧めします。電子機器の中には、このような変化を検知して、プラグを差し込んだときに、通常は小さな水滴のマークで、結露の危険がなくなるまで使用できないことを示すものがあります。時間が重要な状況では、PC ケースのサイド パネルを取り外してファンをケース内に吹き込むなど、機器内部の空気の流れを増やすと、新しい環境に順応するの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、放電が発生するとコンピュータが突然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の他に、静電気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、回復不可能な損傷を引き起こす可能性があります。データセンターでは、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。

湿度が高いと、特定のプロセス（例：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工場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（乾燥空気の酸素濃度は通常20.9％ですが、相対湿度100％の空気の酸素濃度は20.4％です）、排気ファンは同じ燃焼速度を維持するために必要な速度よりも高い速度で空気を吸入する必要があります。^[56]

オーブン内の湿度が高いと、湿球温度が上昇し、焼き物の周囲の空気の熱伝導率が高まり、焼き上がりが早くなったり、焦げ付いたりする。逆に湿度が低いと焼き上がりが遅くなる。 ^[57]

相対湿度が 100% の場合、空気は飽和しており、露点にあります。水蒸気圧により、近くの液体の水が蒸発することも、近くの水が凝縮して成長することも、近くの氷が昇華することも、近くの氷が成長する 沈殿も起こりません。

相対湿度は 100% を超えることがあり、その場合、空気は過飽和状態になります。雲の形成には過飽和の空気が必要です。雲凝結核は、霧や雲の形成に必要な過飽和レベルを下げます。水滴や氷を形成できる核がない場合、これらの水滴や氷の結晶が自然に形成されるには、より高い過飽和レベルが必要です。原子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生成され、移動する亜原子粒子が凝結核として機能し、霧の跡がそれらの粒子の進路を示します。

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るが温度に反比例して変化します。これは、水の蒸気圧が温度とともに増加するためであり、ヘアドライヤーから除湿器まであらゆるものの背後にある動作原理です。

気温が上昇すると水蒸気分圧が高くなる可能性が高まるため、海面の空気中の水分含有量は、0 °C (32 °F) では質量比で約 0.5% 以下であるのに対し、30 °C (86 °F) では質量比で 3% まで上昇することがあります。このため、冬季に暖房の効いた建物内の湿度は (水分を追加する手段がない場合) 低くなり、皮膚の乾燥、目のかゆみ、静電気の持続などが生じます。屋外が飽和状態 (相対湿度 100%) であっても、室内に侵入した外気が加熱されると、その水分容量が上昇し、相対湿度が低下して、人体や観葉植物など、室内の湿った表面からの蒸発率が高まります。

同様に、湿度の高い気候の夏には、エアコンで冷や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やされ、余分な水蒸気が凝縮します。この現象は、氷で冷やした飲み物を入れたカップの外側に水滴が形成されるのと同じです。

役に立つ経験則は、温度が 20 °F (11 °C) 上昇するごとに絶対湿度の最大値が 2 倍になることです。したがって、絶対湿度が保存されると仮定すると、温度が 20 °F (11 °C) 上昇するごとに相対湿度は 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) で相対湿度 50% の空気は、その露点である 50 °F (10 °C) まで冷却すると飽和状態になります。また、41 °F (5 °C) で相対湿度 80% の空気を 68 °F (20 °C) まで温めると、相対湿度はわずか 29% になり、乾燥しているように感じられます。比較すると、温熱快適性基準ASHRAE 55では、湿度を制御するように設計されたシステムが露点を 16.8 °C (62.2 °F) に維持することを要求していますが、湿度の下限値は設定されていません。^[46]

水蒸気は、同じ温度の空気中の他の気体成分よりも軽い気体であるため、湿った空気は自然対流によって上昇する傾向があります。これが、雷雨やその他の気象現象の背景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。また、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が妨げられ、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として計算されます。

湿度を測定するのに使用される装置は湿度計と呼ばれ、湿度を調節するために使用される装置は湿度計、または時には湿度調節器と呼ばれます。これらはそれぞれ、温度の温度計とサーモスタットに類似しています。

• ヒンメルブラウ、デビッド・M（1989）。化学工学における基本原理と計算。プレンティス・ホール。ISBN 0-13-066572-X。
• ライド、デイビッド（2005）。CRC化学物理ハンドブック（第85版）。CRCプレス。ISBN 9780849304859。
• ペリー、RH; グリーン、DW (1997)。ペリーの化学技術者ハンドブック（第 7 版）。McGraw - Hill。ISBN 0-07-049841-5。

無料辞書『ウィクショナリー』で湿度を調べてみましょう。

Wikisource には、 1905 年の新国際百科事典の記事「湿度」のテキストがあります。

• 現在の世界の相対湿度の地図