この記事では、風呂から湯気が上がる理由を簡潔に説明します。
１．湯気が形成されるプロセス
ここでは、風呂の湯気がどのようにして形成されるのかをステップバイステップで説明します。
・1.1 温かい水面から蒸発した湿った空気が上へと移動する
・1.2 空気の温度が変わると、その空気が保持できる水蒸気の量も変わる
・1.3 温かい空気が冷えることで、水蒸気が微細な水滴となり、それが湯気として見える
なお、湯気とは水蒸気（気体）ではなく、細かな水滴（液体）が集まったものです。このため、通常の水蒸気とは異なり、目で見ることができます。
1.1 湯面の近くで空気が湿って上昇する
初めに、お湯の表面で水が気体へと変わる蒸発現象が発生します。この過程で水蒸気が空気に溶け込み、その結果、湯面の近くの空気は水蒸気を多く含むようになります。
（水が沸騰して気体に変わるのは100℃以上（標準気圧下）で見られる現象ですが、水が蒸発して気体に変わるのは100℃未満でも可能です）
そして、湯面近くの空気はお湯の熱を受けて温まり、その結果、上にあるより冷たい空気より軽くなりますので、上方へと移動します。
（温度が高くなると空気は膨張し（体積が増える）、これによって密度が減少し、結果として軽くなるのです）
1.2 温度による空気の水蒸気保持能力の変化
空気の温度が上昇すると、その中に保持できる水蒸気の量も増加します。具体的には、温度が高い空気はより多くの水蒸気を含む能力を持ち、逆に温度が低いと水蒸気の含有量は減少します。
（この理由で、湯面近くの空気がお湯からの熱を受けて温まると、それがより多くの水蒸気を保持することが可能になります）
そして、温度の高い空気が多くの水蒸気を含んでいる状態で冷えると、その温度低下により水蒸気を維持できる量が減少します。その結果、保持できなくなった水蒸気は凝縮を始めます。
この過程で余剰の水蒸気は、細かな水滴や小さな粒状の水（液体）に変化し、これが集まると湯気として視認されるようになります。
1.3 温かい空気が冷えて湯気が形成される
湯面近くで多くの水蒸気を含んでいた空気が上昇し、より冷たい周囲の空気に触れることで冷却されます。この冷却により、空気中の水蒸気は小さい水の粒子（液体）に変わり、これが集まることで湯気として見えるようになります。
空気中の水蒸気が多い状態で冷却されると、保持能力を超えた水蒸気は小さい水の粒（液体）として表れます。
（温まった空気が上昇し、その場に新たに流れ込んだ空気もまた温められて上昇し、周囲の冷たい空気によって冷やされる過程で湯気を形成します）
これらの小さな水の粒が集まることにより、視認可能な湯気が生成されるのです。
２．湯気はお湯の直上ではなく少し上部から発生
湯気はお風呂のお湯の直上からではなく、少し上の空間から発生しています。
この現象は、お湯の表面に近い温かい空気（多くの水蒸気を含む）が周囲の冷たい空気に冷やされるまでに時間が必要なため、湯気が表面から少し離れたところで形成されるからです。
したがって、周囲の空気が温かいほど、水蒸気を含んだ空気が冷やされるのが難しくなり、湯気（小さな水滴の集まり）の発生は減少します。
逆に、周囲の空気が非常に冷たい場合、水蒸気を含んだ空気は迅速に冷却されるため、お湯の表面に近いところで白い湯気が形成され始めます。
これで「お風呂から湯気が出るメカニズムを解説！」の説明を終えます。
３．総括
これまでの解説を要約すると、
・お風呂から湯気が発生するのは、「お湯の表面近くで温められた水蒸気を含んだ空気が上昇し、その上昇した空気が周囲のより冷たい空気によって冷やされ、その結果、保持できなくなった水蒸気が小さな水滴（液体）に変わり、これが集まって湯気として現れる」ためです。
・水が沸騰する（液体が内部から気体へ変わる現象）には100℃を超える必要がありますが、蒸発（液体が表面から気体へ変わる現象）は100℃未満でも発生します。
・湯気がお湯の表面から少し離れた位置で見えるのは、「お湯の表面近くで温められた、水蒸気を豊富に含む空気が周囲の冷たい空気によって冷却されるまでに時間を要するため」です。
