調理器具から湯気が発生する理由
調理を終えて火を消すと湯気が見られる現象は、調理器具の上部の空気が周囲の冷たい空気に接触することで温度が下がり、空気中の水蒸気が液体の水滴に変わるためです。
湯気とは、実際には目に見える小さな水滴が集まったもので、水蒸気自体は無色で目に見えません。
この現象は、空中の雲が形成されるプロセスと同様で、小さな水滴が集まって白い煙のように見えるのです。
ここからは、この現象がどのようにして起こるのかを詳しく説明していきます。
1.1 火を消した後の空気の動き
火を消すと、調理器具の周りにあった加熱された空気が上へ昇り、その場所に冷たい空気が流れ込みます。
（火がついている間は、”コンロ（火）→調理器具→食材→周囲の空気”という順に熱が移動し、食材の周りの空気が暖かくなっていました）
空気が温まると体積が増加し、密度が低くなるため、重さが軽くなります。
このため、加熱されて軽くなった空気は上に上昇し、冷たく重い空気がその空間に流れ込みます。
1.2 食事が温めた空気を冷却するプロセス
火が消された後、料理はしばらく熱を保ち続け、その熱が周囲の空気を温めます。
料理から発散される余熱により加熱された周辺の空気は、その軽さから徐々に上へと移動します。
しかし、この上昇している温められた空気は新たに流入した冷たい空気によって冷却されます。
（火を消しても、料理からの余熱が何度も空気を温める一方で、流入した冷たい空気がその温められた空気を上昇中に冷やしていきます）
1.3 温度が空気の水蒸気保持能力に与える影響
空気が保持できる水蒸気の量は温度に依存します。高温の空気はより多くの水蒸気を気体として保持できますが、温度が低くなると保持できる水蒸気量は減少します。
温度が高い空気が冷えると、その空気が以前に保持していた水蒸気量を維持できなくなり、過剰な水蒸気は液体の小水滴に変化します。
この変化により、小水滴が集まり湯気が形成されるわけです。
1.4 料理の余熱で空気が冷えると水蒸気が見える水滴に変わる
料理の周辺の空気が温められ、上昇しながら周囲の冷たい空気に触れて冷やされることで、含まれていた水蒸気が小さな水滴に変わり、これが集まって湯気として視認されます。
（湯気が上方向へ移動するのは、暖かい空気が上昇し、冷やされる過程で発生するからです）
この過程では、料理から蒸発した水分が空気中の水蒸気として存在し、料理の周囲の空気には水蒸気が豊富に含まれています。
（水の蒸発は、水温が高い場合により促進されるため、火が消えた後も料理は熱を保ち、水分が蒸発し続けます）
料理の余熱により温められた水蒸気を含む空気が上昇し、冷えることで水蒸気が小さな水滴として現れる現象が、湯気が常に出ているように見える原因です。
（湯気が見えなくなるのは、小さい水滴がさらに蒸発して空気中に溶け込むためです）
このプロセスにより湯気が発生するメカニズムと、火がついている間には湯気が少なく見える理由について次の章で詳しく説明します。
2. 火がついている間に湯気が見えにくい理由
火がついている状態で湯気が少なくなるのは、「コンロ（火）から調理器具を通じて料理に伝わる熱が上の空気を継続して加熱するため、水蒸気が液体の小水滴に変わりにくいから」です。
空気が高温になると、その中に保持できる水蒸気の量が増え、結果として水蒸気が液体に変わることが少なくなります（すなわち、湯気が形成されにくくなります）。
しかし、外気温が低い環境で調理を行う場合などは、火がついていても湯気が発生することがあります。
これは、料理からの熱が周囲の空気を暖め、その暖かい空気が冷たい周囲の空気によって速やかに冷やされるため、湯気が形成されるからです。
これにより、「火を点けていると湯気が発生しにくい理由」が解明され、「火を止めると湯気が出る原理」についての説明が完了しました。
3. 結論としての要約
ここまでの説明を要約すると以下の点が明らかになります：
・火を消すと湯気が生じる理由は、調理器具の上の空気が周囲の冷たい空気によって冷却され、その結果、空気の温度が下がり、空気中の水蒸気が液体の小水滴に変わるためです。
・温度が高い空気はより多くの水蒸気を含む能力があり、逆に温度が低いと含む水蒸気の量が少なくなります。
・空気が保持できる量を超えた水蒸気は小水滴に変わり、これらが集まって湯気を形成します。
・火がついているときには湯気が少ないのは、火からの熱が上部の空気を温め続けるため、水蒸気が小水滴に変わりにくいからです。
