過飽和蒸気の状態と物理的性質について

過飽和蒸気（かほうわじょうき）とは、露点温度以下に冷却された際にも、凝縮（液化）のための核となる塵や微粒子などが存在しないため、液滴を生成せずに気体の状態を保っている不安定な状態の蒸気を指す。

物理的性質と準安定状態

過飽和蒸気は準安定な状態にある蒸気であり、その温度における飽和蒸気量よりも高い蒸気圧を維持している。外部からの物理的なかく乱を受けたり、新たな凝縮核が投入されたりすると、急速に液滴を生じて通常の飽和状態へと変化する。

自然現象および技術的応用

過飽和蒸気の性質は、身近な自然現象や科学技術における計測機器の原理に応用されている。

• 飛行機雲: 高空を飛行する航空機が、水蒸気を過飽和に含む領域を通過する際、機体や排気によるかく乱をきっかけとして水蒸気が凝縮し、飛行機雲が形成される。
• 霧箱: 原子核物理学において用いられる粒子検出器の一種である。過飽和蒸気の中を荷電粒子が通過した際、その経路上に生成される陽イオンおよび陰イオンを核として微小な霧滴の列が形成され、粒子の飛跡を視覚的に観測することができる。