洗濯物が乾く理由と飽和水蒸気圧を簡単に説明

水で洗った衣類などを屋外に干しておくと、当たり前ですが、乾きます。
気温が高く晴れた日などは厚手の物でも半日も掛からずに乾いてしまうのに、冬の気温が低い日は晴れていてもなかなか乾かないことがあります。なぜ、でしょう？
極寒の地では屋外に衣類を干して凍らせて氷を落としてまた干すという方法をするそうですが、このページでの説明は屋外に干しても凍らない状態での話です。

水分子の特性について

洗濯物が乾く理由を考える上で次のような実験をしてみましょう。
蓋の無い容器に水を入れて放置したら、容器の中の水はどうなるでしょうか？

1. 水量が減る
2. 水量は変わらない

１年３６５日の殆どの日では、１の水量が減るになります。
しかし、２の水量が変わらない、になることがあります。
水量が減る問題を考える前に水を考えてみます。
水分子は酸素と水素が共有結合したものです。共有結合は分子がお互いに安定な状態になるために持っている電子を共有するものです。 安定というのは、希ガス元素（ヘリウム、ネオン、アルゴンなど）の様に他の元素と化合し難くなることを言います。
水分子は、電子１つが足りなくて不安定な状態の水素原子と、電子２つが足りなくて不安定な酸素原子が結合して生まれます。
酸素原子は水素原子に電子１個をやって、水素原子が持つ電子２個を酸素原子に取り込んで安定化します。
電子２個は、水素と酸素で共有される訳です。
こうして酸素と水素は水分子になるのですが、異なる種類の原子同士の結合で、また、結合の向きが直線状に無いために分子上で電気の正負が偏って生じています。
磁石の一端がＮ極、他端がＳ極の様になっているように、水分子は水素原子の部分がプラス、酸素原子の部分がマイナスを帯びています。

このため、水分子同士が近づくとプラスの電荷を持った水素とマイナスの電荷を持った酸素が緩く結合します（水素結合ですが、氷の水素結合より緩い状態）。 緩い結合なので水分子は動き回ることが出来ますが、 人混みの中を急いで先に進もうとしても人が邪魔で先に行けないように水分子も液体の水の中では水分子がたくさんあるためにあまり動けませんし、 動けるほどのエネルギーを持っていません。持っていたら気体になっていますから。
ところが、液体の水と空気が接している面では、空気中には動きを邪魔する分子が少ないので液体中の水分子が空気中に飛び出します。
これが蒸発で、水分子が飛び出しますから液体の水の量は減っていきます。

洗濯物が乾く理由の簡単な説明

液体の水から飛び出した水分子は、液体の水面上にたくさん存在し、やっと液体の自ら解放されるぐらいの運動エネルギーしか持っていないので、 水分子がくっつき合ってまた水になってしまうこともあります。
水面上に風が当たって飛び出した水分子を吹き飛ばしてしまえば、飛び出した水分子がくっつき合って液体の水になる割合はずっと少なくなり、 器内の水分子はどんどん空中に飛んで行き、器内の液体の水は減って行きます。 液体の水から水分子が飛び出す割合は水温が高い方が分子が持つエネルギーが大きくなるので増えます。
洗濯物では衣類の表面から液体の水が無くなると衣類の奥から毛細管現象で水が表面に運ばれて、乾いていきます。

飽和水蒸気圧とは

水を入れた容器に蓋をしたらどうでしょうか。
ジュースが入っていたペットボトルに半分ほど水を入れて栓をしたものを思い浮かべてください。

ペットボトル内の水が空気と接している面から水分子が飛び出すまでは栓をしないときと同じですが、

室内干しの場合に乾く量の簡易計算

では、どのくらいの量なら密閉された部屋の室内干しでも乾くのか知りたくなります。
室温３０度、６畳間（容積２４３００リットル)と仮定して、純粋の水を何グラムまで気体として保持できるか計算してみましょう。
全て、理想状態と仮定しているので実際とは違うのはご容赦ください。
気体の状態方程式 $$PV = nRT \tag{1}$$ ただし、$P$は圧力 単位はPa
$V$は体積 単位は$l$
$n$は物質量 単位は$mol$
$R$は気体定数 $8.3\times10^3Pa･l/(k･mol)$
$T$は絶対温度
式１を物質量$n$を求める式に書き直すと

結露について

洗濯物は関係ないのですが、冬季に建物内に結露が起きるのは日中の暖かい気温や暖房によって暖められた空気が夜間に冷えると、 上図の蒸気圧と温度のグラフで解るように水分子が気体でいられる蒸気圧が下がるためです。
蒸気圧が下がるという事は水蒸気でいられる水分子の数が減ることで、余分な水分子は空気中から追い出されて水滴となって現れます。これが、結露です。
寒い日に建物の窓ガラスや車や電車の窓が水滴で曇るのもガラス表面近傍の温度が冷たい外気で下がることによって ガラス表面近傍の空気中に水蒸気として居られなくなった余分の水分子が液体になって出たものです。
夏季、冷たい飲み物を注いだガラスコップ面に現れる水滴も同じ理由によるものです。
空気中の水蒸気が温度が下がることによって液体の水として現れ始める温度を露点と言います。