Warum ist es an einem sonnigen Sommertag in einem isolierten Auto (Klimaanlage aus) heißer als draußen?
Die Erwärmung des Autos ist die gleiche wie die Erwärmung der Erde aufgrund des Treibhauseffekts – die Sonne scheint durch das Glas und hinterlässt sehr energiereiche Photonen, deren Gleichgewichtstemperatur 5000 Grad beträgt, aber die Innenflächen strahlen dieses Licht als Photonen zurück, deren Temperatur auf Innenraumtemperatur ist. Das Innere endet bei einer höheren Temperatur, bei der die ausgehende thermische Leistung gleich der eingehenden nicht-thermischen Solarleistung ist.
Die Luft ist für die Wellenlängen des einfallenden Lichts durchlässig und wird durch das Sonnenlicht nicht (stark) erwärmt; Stattdessen wird zunächst der Innenraum des Autos beheizt. Das Glas lässt jedoch die Wellenlängen der vom Inneren abgestrahlten Wärme nicht so leicht durch. Die absorbierte Wärme erhöht die Fahrzeugtemperatur, bis ihre Wärmeverluste an die Umgebung gleich der im Fahrzeug abgegebenen Wärme sind.
Mehrere Effekte drücken alle die Innentemperatur über die Umgebungslufttemperatur. Am meisten diskutiert wurde oben, dass in dem Maße, in dem das Glas für thermisches Infrarot undurchlässig (oder teilweise undurchlässig) ist, Sie einen Treibhauseffekt erhalten. Sie haben aber auch die Tatsache, dass Oberflächen direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind (sofern es nicht stark reflektiert) und viel heißer sind als die Umgebungstemperatur der freien Luft. Die Oberflächentemperaturen befinden sich ungefähr im thermischen Gleichgewicht mit der durchschnittlichen Menge an kurzwelliger (Sonnen-) Strahlung, gemittelt über mehrere Tage, sodass sich die Luft effektiv an die Abkühlung der vorangegangenen Nächte erinnert. Die im Auto eingeschlossene Luft hat eine schlechte thermische Kommunikation (hohe thermische Impedanz) mit der Luft und muss daher erheblich heißer als die Außenluft werden, um genügend Wärme an ihre Umgebung abzugeben, um den Wärmehaushalt auszugleichen.
Beachten Sie jedoch, dass im Einklang mit dem ersten Punkt, dass die Strahlungsgleichgewichtstemperatur tagsüber viel heißer ist als die Umgebungslufttemperatur, auch gilt, selbst wenn das Auto keine transparenten Fenster hatte. Stellen Sie sich einen Versandbehälter aus Metall vor, der in der Sonne steht. Die Oberfläche wird einige zehn Grad Celsius heißer als die Lufttemperatur, bevor Strahlungs- und Leitungsverluste groß genug werden, um den Wärmehaushalt der Oberfläche ins Gleichgewicht zu bringen. Der Versandbehälter wird auch ohne Fenster sehr heiß. Und das Dach Ihres Autos verhält sich genauso.
Hier ist meine Vermutung einiger der relevanten Faktoren:
Treibhauseffekt : Dadurch wird Energie (in gewisser Weise) in Ihrem Auto „eingeschlossen“.
Ein Mangel an Luftstrom in Ihrem Auto macht die Wärmeableitung viel weniger effizient.
Die relativ geringere spezifische Wärmekapazität der Dinge in Ihrem Auto, zB Sitze, im Vergleich zu Luft heizt sich schneller auf.
Bitte kommentieren Sie, wenn es relevantere Punkte gibt. Auch Korrekturen sind erwünscht! :)
Grundsätzlich hat das Licht der Sonne (ein 5500-Grad-Schwarzkörper) die meiste Kraft im sichtbaren Spektrum. Sehr wenig im langwelligen Infrarot im Vergleich zu dem, was im sichtbaren Bereich ist. Das Glas in Autos lässt langwelliges Infrarot überhaupt nicht durch, so dass es das sichtbare Licht durchlässt. Diese sichtbare Energie wird vom Innenraum des Autos entweder reflektiert, gestreut oder absorbiert. Die absorbierte sichtbare Energie wird als langwelliges Infrarot (Wärme) zurückgestrahlt, aber diese Wärme kann nicht durch die Fenster entweichen, da das Glas bei dieser Wellenlänge undurchsichtig ist. Das Ergebnis ist also, dass die Infrarotenergie nirgendwohin gehen kann. Es wird im Auto eingeschlossen und baut sich weiter auf, wodurch das Auto heißer und heißer wird, bis schließlich eine Art Gleichgewicht erreicht ist (mit anderen Worten, ein Auto wird nicht 2000 Grad erreichen. Es gibt eine Grenze dafür, wie heiß es ist wird bekommen). So dass' Deshalb wird der Innenraum des Autos heiß. Die Fenster übertragen kein langwelliges Infrarot. Das Material Borosilikatglas absorbiert einfach in diesem Teil des Spektrums.
Vineet Menon