試験に出ろ 管工事施工管理技士

学科編・1−4 一般基礎 (空気)


 今回は “空気” ですか。こいつが意外と曲者でありまして、2年前はここでワケがわからなくなって勉強する気がなくなって、結果的に試験にも落ちました。逆に言えば、ここさえ乗り切れば明るい未来が見えてくるのか?…という希望がないわけでもないんですが、ま、多分、見えてこないでしょう。

『 空 気 』

・ 100℃の蒸気を噴霧すると乾球温度はわずかに上がり、絶対湿度は増加し、比エンタルピーは増加する。
・ ある温度で、もうそれ以上は水蒸気として水分を含み得ない状態の空気を飽和湿り空気といい、その水蒸気分圧はその温度における飽和蒸気圧に等しい。
・ 比エンタルピーを一定に保ちながら相対湿度を上げると、乾球温度は下がる。これはエアワッシャーで水を循環噴霧するケースである。
ダルトンの分圧の法則により、湿り空気中の乾き空気の分圧と水蒸気の分圧の和が全圧力となる。

 またしても比エンタルピーが登場しましたな。僕が子供の頃、通っていた小学校で給食が原因の食中毒が発生したんですが、噂では、タルタルソースが腐ってたんや。…とか言われていたんですよね。だから、 “タルタルで下痢ピー” というのなら何となく分かるんですが、エンタルピーというのは理解の範囲を超えておりまして、えーと、確か物質の持っている熱量のようなものですかね? 仕方がないのでちょっと調べてみたところ、1kgの物質が持っているエンタルピーのことを比エンタルピーと言うんだそうで、で、エンタルピーというのは熱量だけでなく圧力エネルギーをも含んだものなんだそうで。 で、もうひとつ、非常に紛らわしいのにエントロピーというのもあるんですが、これはある変化が可逆変化とどの程度違うかを示すものなんだそうで。いわゆる “乱雑さ” というヤツですかね? 確か圧縮式冷凍機の冷凍サイクルのところに等エントロピー変化とか何とか書いてあったと思うんですが、熱力学的には、可逆な過程で系に与えられた熱量を系の絶対温度で除したものが過程の前後のエントロピーの差と定義される。…なんだそうです。はぁ。もう駄目ですな、こりゃ。

 とまあ、難しいことはあまり考えないことにして、100℃の蒸気を噴霧。加湿とか、折檻とか、幼児虐待に有効な手段でありますが、乾球温度湿球温度に関しては下のほうに登場するのでまた後述するとして。で、100℃の蒸気を噴霧すりゃ、温度は上昇しますわいな。問題は絶対湿度なんですがこれも詳しくは下を見て貰うとして、蒸気を噴霧すりゃ、湿度も増加しますわいな。で、エントロではなくて比エンタルピーのほうなんですが、何となく蒸気からパワーを貰って、こちらのほうも増加しちゃうような気がします。

 で、飽和湿り空気。もう、目一杯湿っちゃってる状態でありますな。もう、グチョグチョのベチョベチョで、ほわ〜♪…って、そんな無理のある覚え方をしなくても大丈夫だと思いますが、とにかくまあ、そういうことです。 で、比エンタルピーを一定に保ちながら相対湿度を上げると、どうなるか。しらん、そんなことは。…という気がするんですが、乾球温度が下がるんだそうです。湿度が上がったら蒸し暑くなるぢゃないか!…という気がするんですが、逆なんですな。タルタル中毒で、痛ぇ〜冷や汗タラタラ。冷えるけど、汗で湿度は上がるということで。 で、ダルトンの分圧の法則という言葉が問題に出てくることはまずないものと思われ、湿り空気というのは乾き空気水蒸気を足したものなんだね、…ということだけを覚えておきましょう。乾いた煎餅に水蒸気を当てたら、湿った。…って、いや、当たり前のような気もするんですけどね。

・ 湿り空気に含まれている乾き空気1kgに対する水分の質量を絶対湿度という。空気中に含み得る水蒸気の量は、温度が高くなるほど 多く なる。ある温度でもうそれ以上は水蒸気として水分を含み得ない状態の空気を飽和湿り空気といい、まだ含み得る状態の空気を不飽和湿り空気という。したがって、飽和湿り空気の温度を下げると、下げる前の状態に比べて含み得る水蒸気の量は少なくなるから、余分な水蒸気は結露となり、空気に含まれている水蒸気量は減少し、絶対湿度は下がることになる。
・ 物体の温度を上昇させるために使われる熱を顕熱といい、温度変化を伴わない状態変化のみに消費される熱を潜熱という。また、熱には冷暖房における負荷計算により求まる熱負荷にはガラスからの日射負荷のような顕熱と、人体よりの発汗負荷のような潜熱があり、全熱量の変化に対する顕熱量の変化の割合を顕熱比 (SHF) という。
・ 通常用いる空気の温度で、乾いた感熱部を持つ温度計で測った温度を乾球温度といい、温度計の感熱部を布で包み、その一端を水につけ感熱部を湿らせた状態で使う、いわゆる湿球温度計で測った空気温度のことを湿球温度という。すなわち、湿球温度は空気中の水蒸気量の多寡を示すものであり、同じ乾球温度では湿球温度が高いほどその空気中に含まれる水蒸気量は 多い ことになる。飽和湿り空気では水分の蒸発はないから乾球温度と湿球温度は等しく、乾球温度を一定のまま加湿するとその空気中に含まれる水蒸気量は増加するので湿球温度は上昇する。
露点温度とは、その空気と同じ絶対湿度を持つ飽和湿り空気の温度をいう。湿り空気をこの温度以下の物体に触れさせると、物体の表面にまたはが生じる。

 絶対湿度相対湿度の違いというのがよくわからんのですが、とにかくまあ、空気中に含み得る水蒸気の量は温度が高くなるほど多くなると。高温多湿という言葉がありますからね。湿った乾燥地帯というのはあまり聞いたことがないんですけど。で、飽和・不飽和という言葉が出てきて、結露の問題が登場します。ま、ここに書いてあることは理論的にも納得出来るような気がするので、そのまますーっと読み流すとして。 で、顕熱潜熱顕熱比。ここに関する出題パターンは決まっていて、ポイントは全熱量の変化に対する顕熱量の変化の割合を顕熱比という。…ということでありますな。問題文に顕熱量と潜熱量の比…とか書いてあったら、それは誤っているものであります。次の文章の中で、誤っているものをひとつ選べ。…というのがこの試験の定番パターンですからね。秋田出して、ひ〜臀部(全部)で体温測ったら、犬熱(けんねつ)。熱は出るわ、肛門に体温計は挿されるわで、大変ですなぁ、秋田犬も。

 で、乾球温度湿球温度。温度計が2本あって、そのうち1本にはガーゼが巻いてあって、その先が水の中に浸けてある乾湿時計、なつかしいですなぁ。子供の頃、夏休みの自由研究か何かのために買った覚えがあります。ズボラな性格の子供だとツボの中の水がすべて蒸発してガーゼがカピカピになって、乾球温度と湿球温度が同じ値になったりするんですが、そういう状態のことを飽和湿り空気と言うんですな。…って、違うぞ、多分。 正しい測定のためには水をこまめに補給しましょうね。 そもそも、どうしてガーゼを巻いて水に漬けたりしているのかと言うと、水分が蒸発して気化熱を奪って、温度が低くなることを期待しているんだと思うんですけどね。湿度が高いとあまり水が蒸発しなくて湿球温度は高くなって、同じ乾球温度では湿球温度が高いほどその空気中に含まれる水蒸気量は多いことになる。…というわけですな。

 で、露点温度。何か、書いてあることは今ひとつよくわからんのですが、部屋の中に冷たい水の入ったコップを置いておくと、コップの表面に水滴がつく。あの現象であります。露天商、吉野家でツユだくを注文。 外の暑いところで仕事をしているので、水分が恋しくなるのでありましょう。

熱水分比とは、空気が他より熱と水分を受ける場合、その空気のエンタルピーの変化量と絶対湿度の変化量との比をいう。
・ 噴霧水がすべて蒸発し有効に加湿される場合は、空気線図上水温と等しい熱水分比の示す方向に動く。実用上は温水温度は高くても、ほとんど湿球温度一定の変化と考えて良い。蒸気加湿の場合、空気線図上はほぼ真上、すなわち乾球温度一定の変化と考えて良い。

 熱水分比ですか。空気が他より熱と水分を受ける場合…というと、空気を水責め+根性焼きでリンチする場合なんかがそうだと思いますが、とにかくまあ、熱水分比。エンタルピー絶対湿度の比なんだそうです。エンタルピーが熱、絶対湿度が水だから、ま、そういうものかもしれませんね。中症で水分不足+タルタル中毒で、絶対しんどい。そりゃ、しんどいでしょうな。

 で、空気線図などという言葉が登場しておりますが、これはまあ、見なかったことにしておきましょう。2年前はここで躓きましたからね。とりあえず水加湿蒸気加湿の違いだけを押えておくことにして、熱い水蒸気なんか噴霧したら温度は高くなるような気がするんですが、確か、一番上のところにもそう書いてありましたよね。が、その変化はごくわずかなので、乾球温度はほぼ一定だよね。…ということに見解が変化したようでありまして、一方、水加湿の場合は湿球温度一定となる…と。 理屈はともかく、ここは丸暗記で強引に押し切ったほうが賢明でありますな。麺を蒸気で蒸し、シップ(湿)をに流すとは、一体(一定)、何てことをするんだ。…って、いや、言われるほど大したことはしてないような気もするんですけど。

乾き空気の定圧比熱は一定値として扱ってよいが、湿り空気の定圧比熱は絶対温度により変化する。
・ 湿り空気を加熱する場合、絶対湿度が一定であれば相対湿度は低下する。

 いきなりこんなところを空白にされて、いったい何を答えればいいんや?…と自分でも思ってしまいましたが、いきなり出てきた定圧比熱という言葉もワケがわかりませんな。とにかくここも丸暗記でお茶を濁しましょう。低俗卑劣(定圧比熱)な男に浣腸(乾燥)されて、痛ぇ〜(一定)、絞め(湿)殺すぞ、おんど(温度)りゃ〜、変態(変化)。…って、いや、ホントに低俗卑劣な語呂合わせでありますなぁ。

・ 多層壁の内部結露を防止するためには、構造体内部の各点の水蒸気圧がその点における飽和水蒸気圧より小さいことが必要である。
・ 一般に防湿層を高温側に設けると、湿流が妨げられ、水蒸気圧が抑えられるため結露が進行しにくくなる。
・ 部屋の隅の部分は見かけの伝熱量が増すことにより、表面温度が低くなるため冬季は結露が起こりやすい。
・ コンクリートブロックを積むと、壁体の熱貫流抵抗が大きくなり、結露対策に有効である。

 えーと、結露防止です。とにかくまあ、水蒸気圧を小さくすることがポイントでありまして、水蒸気さえ少なければ結露しにくいわけですからね。で、防湿層。これはですね、高温側に設けるのが原則であります。いや、何故だかよくわからんのですが、とにかくそういうものであるようです。某失踪人、コーンを食べる。…って、いや、家出人というのはそういうものです。 で、部屋の隅っこはですね、結露しやすいです。何故だかよくわからんのですが、とにかくそういうものです。ケツ老人をに追いやる。部屋の真ん中で見せられても不快なだけですからね。ま、隅っこで見せられても不快には違いないんですけど。 で、表面温度が低くなろうが、熱貫流抵抗が大きくなろうが、そんなことはどうでもよくて、とにかく結露対策にはコンクリートブロックが有効であると。ケツ老人をコンクリートブロックで殴打。…って、いくら不愉快だからって、それはちょっと過剰防衛のような気もするんですけどね。

・ 乾き空気および水蒸気は理想気体と見なせるため、両者を混合した湿り空気も理想気体として取り扱える。よって湿り空気の比エンタルピーは、その成分である乾き空気と水蒸気のエンタルピーのとして表される。
アスマン湿度計は、強制的に風を与えて、湿球からの水分の蒸発を促しており、その湿球温度は熱力学的湿球温度にほぼ近い値となる。
断熱飽和温度は、湿球に触れる空気の流速が5m/s以上ある場合の湿球温度をいう。代表的なものにアスマン湿度計があり、オーガスト乾湿計では測定が出来ない。

 理想気体というのはですね、とっても理想的で人の期待を裏切るようなことがないし、人の和を乱すこともないので、エンタルピーだろうが何だろうが、乾き空気と水蒸気を足してを求めてやれば大丈夫です。理想(和)。…と覚えましょう。理想なのさ。…と男らしく覚えようとすると、“さ”(差)だから引き算?…と間違える恐れがあるので、基本はあくまでもネカマ調で。 で、続いては湿度計。断熱飽和温度とか熱力学的湿球温度とか、そんなことはどうでもよくて、湿度計にはオーガスト乾湿計アスマン湿度計の2種類があるんだね。…ということだけ押えておけば大丈夫で、オーガストのほうはアレです。ズボラな性格の子供だとすぐにカピカピにしちゃうアレです。水のツボのところによく蚊の死体が浮いてたりもしますよね。蚊取り効果もあって、アレはアレでなかなか優れた湿度計だと思うんですが、専門家の間ではあまり評判がよくないようです。あまり正確じゃないぢゃん。…というのが不人気の原因なんですが、湿度を正しく測定しようと思ったら湿球温度計のガーゼに一定速度以上の風を当ててやらなければならないようなんですよね。そこでオーガスト乾湿計に電池式の小型扇風機を取り付けて、ガーゼに一定の風を当てれるようにしたのがアスマン湿度計なんですが、いや、個人的にはつまらんアイデアやな。…という気がしないでもないんですけどね。 8月(オーガスト)に扇風機を回して、オスマントルコ。…って、いや、意味不明ですな。

水スプレーで加湿する場合、湿り空気の状態は、近似的に湿球温度一定で変化し、比エンタルピーの変化量はほぼゼロである。
温水コイルで加熱する場合、湿り空気の比エンタルピーは加熱により増加する。
冷水コイルで冷却する場合、湿り空気の比エンタルピーは冷却減湿により減少する。
蒸気スプレーで加湿する場合、湿り空気の状態は、ほぼ乾球温度一定で変化し、比エンタルピーは加湿により増加する。

 空気を暖めたり冷やしたり加湿したりすると比エンタルピーはどうなるか?…という問題なんですが、えーと、要は熱エネルギーのようなものですからね。暖めると増えて、冷やすと減少するんでしょう。水を撒いてもほとんど変化しなくて、蒸気だと増加するんですか? 加湿されるのは水でも蒸気でも一緒だと思うので、ま、蒸気だと微妙に温度が上がるから、タルタルも増える?…くらいに覚えておけばいいんでしょうか? ま、それでいいことにしておきましょう。

 とまあそういうことで、今日のところはおしまい。

( つづく♪ )

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