중3 2단원 -포화수증기량, 습도

안녕하세요^^

3학년 과학 2단원의 두 번째 중단원입니다. 

이번 단원은 이론은 그렇게 많이 없습니다. 공식이 하나 있는데, 나누기와 곱셈을 할 수 있으면 쉽게 할 수 있는 단원입니다.

중단원 제목은 구름과 강수인데.. 구름과 강수에 대해서 중단원 매 마지막에 나오고, 처음에 나오는 내용은 포화수증기량, 습도, 이슬점등등 나와요. 그럼 하나씩 볼까요??

포화수증기량입니다. 포화수증기량은 공기 1kg에 들어갈 수 있는 최대의 수증기량(g)입니다. 예를 들면 영상 10도일 때 공기 1kg에 10g에 수증기가 가득 들어갈 수 있다고 합시다. 그럼, 10도일 때 공기의 포화수증기량은 10g이 됩니다. 근데, 수증기량이 8g만 있다면 2g 더 들어갈 수 있죠?? 더 들어갈 수 있는 상태를 불포화상태라고 하고, 10g보다 더 들어간 상태를 과포화 상태, 딱 10g만 들어간 상태를 포화상태 라고 합니다. 이해되시죠?? 안 되면 우리가 밥을 먹을 때 평소 밥 한 공기를 먹는다고 합시다. 근데, 점심시간에 밥 한 공기가 아닌 반 공기가 먹으면 부족한잖죠?? 이런 상태가 불포화 상태이고, 밥 한 공기가 아닌 두 공기를 먹었다면 과식이네요. 이런 상태가 과포화 상태입니다. 

그럼 공기 중의 수증기는 항상 일정할까요?? 아니에요. 공기의 온도가 올라갈수록 들어갈 수 있는 공간이 커지므로 수증기가 들어갈 수 있는 공간이 많아져서 증가하는 것입니다. 단, 외부에서 수증기가 들어오는 것이 아니에요.  따라서 기온과 수증기량은 비례이예요^^

포화수증기량 곡선 - 네이버 참조

 

그림에서 응결이 나오는데, 응결이란 수증기가 물방울이 되는 것이고, 증발의 반대로 보시면 됩니다. 간단한 예로 냉장고에 넣어둔 음료수를 꺼내서 조금 있으면 음료수병 주위에 물방울이 생기죠. 공기 중의 수증기가 음료수병에 달라붙어서 온도가 내려가니까 수증기가 물방울이 되는 것을 현상이 응결이에요. 그럼, 응결과 관련이 있는 것이 이슬점인데, 이슬점이란 수증기가 응결하기 시작하는 온도를 말합니다. 그림에서 A가 10도씨가 되면 포화상태가 되고, 온도가 내려가면 이때부터 응결이 시작되겠죠?? 불포화 상태의 공기가 온도가 내려가서 포화가 될 때 온도가 바로 이슬점이라고 보시면 됩니다. 

응결이 일어나면 구름이나 안개가 만들어집니다. 구름과 안개의 생성 원리는 같아요. 하지만, 만들어지는 곳의 위치가 지표면인가? 아니면 하늘이냐? 에 따라서 지표면에서 만들어지면 안개, 하늘에서 만들어지면 구름이 됩니다. 이 부분은 구름파트에서 다시 한번 설명을 드릴게요^^

이것으로 우리가 무엇을 할 것인가? 바로, 응결량, 습도를 계산합니다. 

응결량은 불포화상태인 공기의 온도가 내려가면 포화가 되고 더 내려가면 과포화상태가 되겠죠?? 그림에서 A는 불포화상태이고 현재 수증기량이 9.4g이에요. 근데 0도로 내려가면 포화 수증기량이 4.8g이죠. A가 0도까지 내려갈 때 응결량은 9.4 - 4.8 하면 됩니다. 정리를 하면 응결량은 현재 수증기량에서 내릴 온도의 포화수증기량을 빼주시면 됩니다. 이해가 되시나요??

이슬점과 응결량 - 네이버 참조

 

두 번째 습도는 공기 중의 수증기량을 백분율로 나타낸 것인데 구하는 공식은 현재 온도의 포화수증기량을 현재 수증기량으로 나누어서 곱하기 100을 하시면 됩니다.

현재 수증기량 / 현재 온도 포화수증기량 X 100 이렇게 하면 됩니다.

예를 들면 현재 온도는 20도이고, 현재 수증기량이 10g, 20도일 때 포화수증기량이 20g이라면 습도는 10/20 X100 =50%가 되네요.. 간단하죠???

습도는 크게 상대 습도과 절대 습도로 나누는데, 상대습도는 위에서 구한 공식이 상대 습도이고, 절대 습도는 공기가 가지고 있는 실제 수증기량을 말합니다. 우리가 보통 오늘 습도는 몇 %이죠??라고 말하는 것은 바로 상대습도예요. 위의 예에서 현재 수증기량이 10g이라고 했죠? 그럼 이 10g이 바로 절대 습도라고 보시면 됩니다. 살면서 절대 습도를 이야기할 일은 거의 없을 것예요.. 뭐 기상청이나 기상에 관한 일을 하지 않는 이상... 그래서 보통 습도하면 상대습도를 말하는 것으로 보면 됩니다. 습도는 기온과 이슬점(현재수증기량)과 관련 있는데, 기온이 올라가며 포화수증기량이 올라가므로 습도는 낮아지고요, 이슬점이 올라가면 습도는 높아집니다. 단 기온이 올라갈 때는 이슬점이 일정하다는 조건, 이슬점이 올라갈 때에는 온도가 일정하다는 조건이겠죠??

상대습도 - 네이버 참조

 

그림에서 (가) 상태인 공기에 온도를 올리면 포화수증기량이 증가하므로 습도는 낮아지고, 온도를 내리면 포화수증기량이 감소하므로 습도는 높아지겠죠?? 이해가 되시나요??

습도를 구하는 방법으로 가장 흔히 볼 수 있는 것이 건습구 온도계입니다.

건습구 온도계 - 네이버 참조

 

건습구 온도계는 온도계가 두 개 있는데, 하나는 물과 만나고 있어요. 물과 만나는 온도계를 습구, 다른 온도계를 건구라고 합니다. 건구 온도계가 습구 온도계보다 낮을 수는 없고, 같거나 그림처럼 높습니다. 이 온도계를 가지고 어떻게 습도를 구할까요? 건습구 습도표가 있어요 

습도표 - 네이버 참조

 

습도를 구하는 방법은 먼저 건구 온도와 습구 온도를 온도계로 구하고, 두 번째, 건구에서 습구 온도를 빼주세요. 그럼 건습구 온도차와 왼쪽에 습구 온도가 만나는 수가 바로 습도입니다. 이렇게 계산을 합니다.

이제 하루동안 습도와 기온, 이슬점(현재 수증기량)에 대해서 보도록 하겠습니다.

우리가 하루하루를 살면서 기온이 항상 일정한 것 아니죠?? 태양빛이 많이 비추는 낮에는 온도가 올라가고, 밤에는 온도가 내려가죠?? 하지만, 수증기량은 하루동안 거의 변화가 없이 일정합니다. 그럼 기온과 습도는 반비례하므로 낮에는 온도가 높아서 습도가 낮고, 밤에는 온도가 낮아서 습도가 높겠네요.. 

하루중 습도, 기온, 이슬점 변화량 - 네이버 참조

 

그림은 맑은 날 기준인데 이슬점(현재 수증기량)이 일정합니다. 그 이유는 맑은 날에는 바람에 거의 불지 않기 때문이라고 하네요^^

 

지금까지 3학년 2단원의 중간단원에 대한 이론을 정리했습니다^^ 문제는 따로 올릴게요^^

많은 도움이 되었으면 합니다.^^ 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.^^

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