暖房をつけると、なぜ部屋がカラカラに乾くの？
― 水は1滴も減っていません。空気の「器」が大きくなっただけです
暖房が空気から水を吸い取っている、と思われがちです。でも実際には、部屋の水の量はほとんど変わっていません。変わったのは、空気が抱えられる水の上限のほうです。温めるほど上限が大きくなり、同じ水でも「足りない」状態に見えてしまいます。
冬の朝、エアコンの暖房をつけて部屋がぽかぽかになりました。ところが昼ごろには、のどがイガイガし、唇もかさついてきます。
湿度計を見ると、外は70%もあったのに、部屋は25%ほどしかありません。洗濯物を部屋に干すと、驚くほど早く乾きます。
エアコンから水が出ていくわけでもないのに、部屋の水はどこへ消えたのでしょうか。
乾く理由は2つだけ
空気が抱えられる水の量には上限があり、温度が上がると急に大きくなります。水の量が同じでも、器が3倍になれば、満たされ具合は3分の1です。
部屋の空気は、すき間や換気で少しずつ外の空気と入れ替わっています。水を足しても、その水は空気ごと外へ出ていき、また乾いた空気が入ってきます。
「湿度」という数字は、水の量そのものではなく、器に対する割合です。ここを押さえると、冬の部屋で起きていることが一気に見えてきます。
湿度は「水の量」ではなく「満たされ具合」
空気1立方メートルが水蒸気として抱えられる水には、温度ごとに上限があります。5℃では約6.8グラム、22℃では約19.4グラムとされます。わずか17℃の差で、器はおよそ3倍になります。
外の5℃・湿度70%の空気には、1立方メートルあたり約4.8グラムの水があります。この空気をそのまま22℃に温めても、水は4.8グラムのままです。ところが器は19.4グラムなので、湿度は約25%まで下がります。図1のつまみで部屋の温度を変えて、確かめてみてください。
部屋の水は、コップ半分ほどしかない
では、湿度を50%に戻すにはどれくらいの水がいるのでしょう。6畳の部屋の空気はおよそ24立方メートルです。22℃で湿度50%にするには、いまより約120グラムの水を足せば足ります。コップ半分ほどです。
ところが加湿器は、1日でタンクを空にしてしまいます。原因は空気の入れ替わりです。いまの住宅は、2時間で部屋の空気がひと回り入れ替わるように換気する決まりがあります。入ってくるのは外の乾いた空気なので、足した水は空気ごと逃げていきます。計算すると、湿度50%を保つには1日に約1.4リットルの水が必要です。
つまり、部屋にたまっている水はわずかで、本当に大きいのは「流れて出ていく水」のほうです。冬の部屋は、穴のあいたバケツに水を注ぎ続けているようなものなのです。
冷房のときは、冷えた部品に水がつき、ホースから外へ捨てられます。でも暖房のときは部品が熱いので、水はほとんど取られません。乾くのは、器が大きくなることと、換気で外の空気が入ることによるものです。
湿度25%の空気は、器の4分の3が空いています。空きが大きいほど、ぬれた布から水が出ていきやすくなります。部屋干しは、冬の暖房の部屋では立派な加湿器にもなります。
まとめ
暖房で部屋が乾くのは、水が奪われたからではありません。空気を温めると抱えられる水の上限が大きくなり、同じ水の量でも湿度の数字が下がります。さらに換気で外の乾いた空気が入り続けるので、水を足しても少しずつ逃げていきます。厚生労働省は、冬の感染症対策として室内の湿度を50〜60%に保つことをすすめています。一方で、窓に水滴がつくほど加湿すると、カビの原因になります。
湿度は水の量ではなく、器の満たされ具合。
温めるほど、器だけが大きくなる。
冬に起きる関連の現象は、吐く息が白く見えるしくみ、冬に静電気がバチッとくる理由、朝つゆができるしくみでも解説しています。どれも「器」の大きさが温度で変わることから説明できます。
- 湿度計を部屋に置き、暖房をつける前と、つけて1時間後の温度と湿度を書きとめます。
- 温度が上がった分だけ湿度が下がっているか、図1のつまみの値と比べてみます。
- 次に、ぬれたタオルを1枚干して、1時間後の湿度がどれだけ戻るかを見ます。
タオルの重さを干す前と後で量ると、空気へ出ていった水の量が分かります。100グラムほど減っていれば、部屋1つ分を湿らせるのに近い量です。
もっと知りたい人へ ― 用語・数式・教科書とのつながり中学理科から大学の専門科目まで、どのレベルの話かを明示しています
- 中学中学校の理科で習う範囲
- 高校高校の「物理」「地学」で習う範囲
- 高校＋高校の発展、または教科書のコラム扱いの内容
- 大学高校では習わない、大学の専門科目（熱力学・気象学・建築環境工学）の内容
- 研究大学でも「定説」として教わらない、いま研究者が調べている最中の話
中学用語：この現象には名前があります
- 飽和水蒸気量：空気1立方メートルが水蒸気として含むことのできる水の最大量。記事でいう「器」です。温度が高いほど大きくなります。
- 相対湿度：ふだん「湿度」と呼んでいるもの。実際の水蒸気量が、飽和水蒸気量の何%にあたるかを表します。
- 絶対湿度（容積絶対湿度）：空気1立方メートル中の水蒸気の量そのもの。暖房で温めても、この値はほとんど変わりません。
中学高校式で確かめる：温めた部屋の湿度と、保つのに必要な水
外の5℃・湿度70%の空気が入ってきて、22℃に温められる場合を計算します。部屋は6畳（約24立方メートル）とします。
| 記号で書くと | H ＝ ( a ÷ as(T) ) × 100 |
| 言葉で書くと | 湿度（%）＝ 空気1m³中の水蒸気量 ÷ その温度での飽和水蒸気量 × 100 |
| どこから来る式か | 湿度の定義そのもの。分母の飽和水蒸気量は、水が蒸発する勢いと水蒸気が水に戻る勢いがつり合う量で、温度だけで決まります。温めても分子の水の量は保存されるので、分母が大きくなった分だけ湿度が下がります。 |
| 記号 | 意味と単位 |
|---|---|
| H | 相対湿度（%） |
| a | 空気1m³中の水蒸気の量（g/m³） |
| as(T) | 温度 T での飽和水蒸気量（g/m³） |
| T | 空気の温度（℃） |
| 5℃の飽和水蒸気量 | 約6.8 g/m³ |
| 22℃の飽和水蒸気量 | 約19.4 g/m³ |
| 外の空気の湿度 | 70% |
| 6畳の部屋の空気の量 | 約24 m³ |
| 換気の回数（住宅の目安） | 1時間に0.5回とされます |
| 外の空気1m³中の水 | 6.8 × 0.7 ＝ 4.76 g |
| 22℃に温めたときの満たされ具合 | 4.76 ÷ 19.4 ≒ 0.245 |
| 百分率に直した湿度 | 0.245 × 100 ＝ 24.5% |
| 22℃・湿度50%のときの水 | 19.4 × 0.5 ＝ 9.7 g/m³ |
| 1m³あたり足りない水 | 9.7 − 4.76 ＝ 4.94 g |
| 部屋全体を一度湿らせる水 | 4.94 × 24 ≒ 119 g |
| 1時間に入れ替わる空気 | 24 × 0.5 ＝ 12 m³ |
| 1時間に逃げていく水 | 4.94 × 12 ≒ 59 g |
| 1日に必要な水 | 59 × 24 ＝ 1416 g |
部屋に一度に入っている水は約120グラムでも、保ち続けるには1日に約1.4リットルが要ります。加湿器のタンクがすぐ空になるのは、故障ではなく計算どおりです。実際には人の呼吸や料理からも水が出るので、必要な量はもう少し少なくなります。
高校高校＋器はなぜ温度で急に大きくなるのか
高校水の表面では、水の分子が飛び出す（蒸発）一方で、空気中の水蒸気の分子が水に戻ってきます。温度が高いほど分子の動きが激しくなり、飛び出す勢いが強まります。両者がつり合うときの水蒸気の圧力を飽和水蒸気圧といい、これを量に直したものが飽和水蒸気量です。
高校＋飽和水蒸気圧は温度に対してほぼ指数関数的に増え、常温付近では10℃上がるごとにおよそ2倍近くになります。実用には、温度を入れると値が出る近似式（テテンの式など）が使われます。図1の動く図も、この近似式で器の大きさを計算しています。
大学熱力学から見た飽和水蒸気圧と、住まいの湿気の収支
飽和水蒸気圧の温度変化は、熱力学のクラウジウス・クラペイロンの式で表されます。蒸発に必要な熱（蒸発潜熱）が大きいほど、温度とともに急に増えることがこの式から導かれます。建築環境工学では、部屋の水蒸気の出入りを水分収支（湿気収支）として扱い、換気量・発生量・壁や家具の吸放湿から室内の絶対湿度を求めます。換気の回数は、2003年からの建築基準法のシックハウス対策で、住宅の居室は1時間に0.5回以上とされています。
📖 式の導出や、さらに先の内容：クラウジウス・クラペイロンの式（ウィキペディア） ／ 飽和水蒸気量と近似式（ウィキペディア）
研究まだはっきりとはわかっていないこと
- 湿度とウイルスの生き残りの関係 乾いた空気でインフルエンザウイルスが広がりやすいことを示す研究は多くあります。ただし、空気中のウイルスの生存、のどの粘膜の働き、人の行動のどれがどれだけ効いているかは、まだ整理しきれていません。
- 壁や家具が吸ったり吐いたりする水 木・紙・布などは湿気を吸ったり吐いたりして、室内の湿度の変化をやわらげます。その量は材料や厚みで大きく違い、正確に見積もるのは今も難しい課題です。
- 「乾燥を感じる」湿度の個人差 同じ湿度でも、目や肌の乾きを強く感じる人とそうでない人がいます。体感の違いがどこから来るのかは、十分には分かっていません。
つまりこの記事の内容も、「いまわかっている範囲での説明」です。湿度の数字は温度で大きく変わるので、比べるときは温度もいっしょに見ることが大切です。
教科書とのつながり（レベル別）
| レベル | 科目・単元 | この記事のどこ |
|---|---|---|
| 中学 | 理科2年「気象とその変化」（飽和水蒸気量と湿度） | 器と満たされ具合、湿度の計算 |
| 高校 | 物理「熱と気体」、地学「大気中の水」 | 蒸発と凝結のつり合い、飽和水蒸気圧 |
| 高校＋ | 飽和水蒸気圧の近似式 | 10℃で2倍近くになる話、図1の計算 |
| 大学 | 熱力学、建築環境工学（換気・湿気収支） | クラウジウス・クラペイロンの式、換気回数 |
| 研究 | 環境衛生学、建築材料の吸放湿 | 湿度と感染症、壁や家具の調湿 |
| ― | 生活とのつながり | 加湿器の水の量、部屋干し、窓の水滴とカビ |
- 湿度（相対湿度・絶対湿度）― ウィキペディア
- 飽和水蒸気量 ― ウィキペディア
- 換気 ― ウィキペディア
- 国土交通省「建築基準法に基づくシックハウス対策について」（居室の換気回数 0.5回/時）
- 厚生労働省「インフルエンザQ&A」（室内の適切な湿度の保持）
※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。部屋の広さ・断熱・換気の方式によって実際の値は変わります。加湿器はそれぞれの取扱説明書に従ってお使いください。