¿Por qué hace más calor dentro de un coche aislado (con el aire acondicionado apagado) que fuera durante un día soleado de verano?
El calentamiento del automóvil es el mismo que el calentamiento de la Tierra debido al efecto invernadero --- el sol brilla a través del vidrio depositando fotones muy energéticos cuya temperatura de equilibrio es de 5000 grados, pero las superficies interiores vuelven a irradiar esa luz como fotones cuya temperatura está a la temperatura interior. El interior termina a una temperatura más alta, donde la energía térmica saliente es igual a la energía solar no térmica entrante.
El aire es transparente a las longitudes de onda de la luz incidente y no se calienta (mucho) por la luz solar; en cambio, primero se calienta el interior del automóvil. El vidrio, sin embargo, no transmite tan fácilmente las longitudes de onda del calor irradiado desde el interior. El calor absorbido aumenta la temperatura del automóvil hasta que sus pérdidas de calor al medio ambiente igualan el calor depositado en el automóvil.
Varios efectos empujan la temperatura interior por encima de la temperatura del aire ambiente. Lo más discutido anteriormente es que en la medida en que el vidrio es opaco (o parcialmente opaco) al infrarrojo térmico, se obtiene un efecto invernadero. Pero también tiene el hecho de que las superficies están expuestas a la luz solar directa (a menos que sea altamente reflectante) y mucho más calientes que la temperatura ambiente del aire libre. Las temperaturas de la superficie están más o menos en equilibrio térmico con la cantidad promedio de radiación de onda corta (solar), promediada en el transcurso de varios días, por lo que el aire recuerda efectivamente el enfriamiento de las noches anteriores. El aire atrapado dentro del automóvil tiene una comunicación térmica deficiente (alta impedancia térmica) con el aire y, por lo tanto, debe calentarse considerablemente más que el aire exterior para perder suficiente calor en su entorno para equilibrar el balance de calor.
Pero tenga en cuenta que, en consonancia con el primer punto, sobre la temperatura de equilibrio radiativo durante el día que es mucho más caliente que la temperatura del aire ambiente, también se aplica, incluso si el automóvil no tiene ventanas transparentes. Considere un contenedor de envío de caja de metal sentado al sol. La superficie se volverá decenas de grados centígrados más caliente que la temperatura del aire, antes de que las pérdidas por radiación y conducción sean lo suficientemente grandes como para equilibrar el balance de calor de la superficie. El contenedor de envío también se calentará mucho, incluso sin ventanas. Y el techo de su automóvil actúa de la misma manera.
Aquí está mi suposición de algunos de los factores relevantes:
Efecto invernadero : esto hace que la energía quede "atrapada" (en cierto sentido) en su automóvil.
La falta de flujo de aire en su automóvil hará que la disipación de calor sea mucho menos eficiente.
La capacidad de calor específico relativamente más baja de las cosas en su automóvil, por ejemplo, los asientos, en comparación con el aire, se calentará más rápido.
Por favor comente si hay puntos más relevantes. Además, ¡las correcciones son bienvenidas! :)
Básicamente, la luz del sol (un cuerpo negro de 5500 grados) tiene la mayor parte de su poder en el espectro visible. Muy poco en el infrarrojo de onda larga en comparación con lo que hay en el visible. El vidrio de los automóviles no transmite infrarrojos de onda larga, por lo que deja pasar la luz visible. Esta energía visible es reflejada, dispersada o absorbida por el interior del automóvil. La energía visible absorbida se vuelve a irradiar como infrarrojo de onda larga (calor), pero ese calor no puede escapar a través de las ventanas porque el vidrio es opaco a esa longitud de onda. Entonces, el resultado es que la energía infrarroja no tiene adónde ir. Queda atrapado dentro del automóvil y sigue acumulándose, lo que hace que el automóvil se caliente más y más hasta que, finalmente, se alcanza algún tipo de equilibrio (en otras palabras, un automóvil no va a llegar a los 2000 grados. Hay un límite en cuanto a qué tan caliente obtendrá). De modo que' Es por eso que el interior de los autos se calienta. Las ventanas no transmiten infrarrojos de onda larga. El material que es vidrio de borosilicato simplemente absorbe en esa parte del espectro.
Vineet Menon