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警告警告,夏天下车时要带上宝宝和宠物,否则……

井上菌 中科院物理所 2022-04-06

周末小编闲来无事,想去超市转转,可是路上车抛锚了,空调也打不开(你说这不是巧了吗?),朋友去找修车的人,留下小编一个人看车。


阳光下车内的温度开始激增,而且随着时间的推移,体感温度比在外面都高了,甚至不是体感温度,而是实际温度也已经比外面高了。小编实在扛不住只好下车。正好小编有想到上周粉丝在后台问了个差不多的问题:



小编当时就想,这不是很正常吗?这不就……就是这样然后那样嘛?听懂了嘛?



听懂的过来给小编讲一下吧,谢谢了。等小编安全回到空调房,再来想想怎么回答这个问题。



小编回到空调房了。如果想弄明白这个问题,我们首先应该知道什么是热(力学第二定律)?


什么是热(力学第二定律)?

What is heat ?

在夏天说到“热”就很容易让人暴躁,在感觉上,人们一般认定“热”是能带来温暖的东西(这里暗含了一般要比自己温度高的东西)。其实,热能是由原子、分子等微小粒子无规则运动造成的结果。


此外,人体的体感温度一般又与实际温度不太一样。因为体感温度与太阳辐射、相对湿度和风力等因素有关


当夏天直面太阳的时候,就会感觉很热,而在阴凉下就会好很多;人体散热的一个主要方式是汗液蒸发,湿度越大,越难以蒸发,夏天就会觉得更热,而冬天较高的湿度又会带走更多热量,就会感觉很冷;风力与湿度的影响类似,一般风力越大,人体热量越容易被带走,这就是夏天感觉凉爽冬天感到寒冷的原因。


体感温度与相对湿度和温度的关系 图源:中国天气网


那么上面问题中热力学第二定律是什么呢?热力学第二定律有很多表述,克劳修斯表述为:不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。


热传导的不可逆性


开尔文表述为:不可能从单一热源取出热使之完全变为功,而不发生其它的变化。


不可能制造第二类永动机


那么我们回到汽车问题上来,车内温度为什么会更高呢?有没有违反热力学第二定律呢?


车上为什么会更热?

Why is it hotter in the car?

太阳辐射透过车窗被汽车表面和车内物体吸收,汽车吸收能量从而温度上升。我们知道每个物体都会发射一定波长的辐射,车内物体也不例外,受热升温后也在持续发射更多的红外线。可是车内空气中的水蒸气和二氧化碳又可以重新吸收这些能量,而且车内的空气无法与外界对流散热,就会一直升温直到整体散热与吸热达到平衡为止 [1]


而车内比车外温度高这种现象,其实也是一种温室效应(与地球温室效应类似),是车吸收太阳辐射被加热,放出红外线继续加热锁在车内不流通的空气,从而使得车内温度比室外温度更高,所以这不违背热力学第二定律。


车内温度变化情况 来源:美国气象局


作为一个精通各种搜索引擎的小编,竟然还查到了相关的论文……没错,就是说有部分研究人员把这个作为一个课题来研究的。


论文[2]中介绍现代车辆中大部分都配有加热、通风和空调系统来保证车辆运行期间驾驶舱内的舒适性和空气质量。如果汽车停放并且电机关闭,此时不进行通风与加热冷却操作,停放的车辆内部温度将会上升,特别当车辆受到太阳直射时,车内温度上升速度会更快。文中详细介绍了他们用于模拟车内温度的动态模型,而且给出了对宠物和儿童的危险性评测,模型比较复杂,这里就不过多介绍了。


可能是在研究的人员


而且斯坦福大学医学院的研究人员实地调查了22-35℃晴天状况下,一辆停着的汽车内部温度上升的速度,他们发现:即使环境温度不高,密闭的汽车内温度也会有很大的提升,同时发现提升最快的时间是前三十分钟 [3]


这时可能有人就会问小编了,“小编小编,车内温度能不能定量呢?比如我现在知道室外的温度,我是否可以大致估算车内的温度呢?”


小编想了想,这……是不是有点为难我了。不过小编一阵搜集之后,还真找到了一个宝藏网站:Good Calculators (点击或者查看参考文献部分就可以进入),它的界面是下面这个样子的:


车内温度计算器 [4]


第一行选择温度的单位(摄氏度或者华氏度),第二行选择此时室外温度,第三行是已经在室外停留的时间(分钟),然后点击Calculate就可以计算此时车内的温度,我选择室外温度35摄氏度,仅仅停留30分钟,车内温度就已经达到惊人的53.89摄氏度了,不过这是估算值,汽车的不同位置也会影响实际温度。如下图所示,不同位置就会有不同的温度:


阳光直射下与阴影下停放一小时后车不同位置的温度 图源[5]


如何降温?

How to cool down?

车内温度升高其实是有很大危险性的。如果有儿童或者宠物在车内无人看管,很容易发生危险,比如会中暑,而且对温度敏感的货物(比如救护车中的药品等)也可能会产生很大的影响,甚至车内涂层、电子产品等设施也可能会造成不同程度的损伤。


那么我们应该如何保持车内温度处于合理舒适的水平呢?


我们就要从传递热能的三种方式中找到相应的方法。三种方法分别是通过空气对流形成气流的循环降温;使用更低温度的物体来传导高温物体的热量(比如洗车?);通过热辐射来降温,不过目前的情况就是由热辐射造成的,所以小编目前还没有找到合适的方法使用辐射给车降温。



热传导与热辐射


不过找到了一个驾驶和运输方面的专家Darren Cottingham,他告诉了一些方法可以避免车内过热:


1.开一点车窗,让车内空气与车外发生对流,但是这时还是不建议把儿童或者宠物单独放在车内哦


2.停在树荫下


3.使用可以反射阳光的玻璃窗


4.购买浅色的汽车,可以有效的反射热量


5.打开车内天窗(最好可以确定当时不下雨或者周围安全)[6]


6.等太阳落下(小编补充)


总之,夏天开车出门,小编建议大家最好不要让车在阳光下暴晒,尤其尤其要记得下车后带上车内的儿童和宠物,要保护好自己的家人和宠物鸭!!!


而像小编这样的,从不在大热天出门的就不会出现这种问题了。emmm,这一期线上科学日就到这里了,如果有什么想问的问题,可以后台留言告诉小编哦,我们下期再见!


补充公式:

摄氏温度(C)与华氏温度(F)变换关系

参考文献:

[1] Why is the inside of a car hotter than the outdoor temperature on a sunny summer day?-UCSB ScienceLine

[2] Horak, J., Schmerold, I., Wimmer, K. et al. Cabin air temperature of parked vehicles in summer conditions: life-threatening environment for children and pets calculated by a dynamic model. Theor Appl Climatol 130, 107–118 (2017).

[3] Parked cars get dangerously hot, even on cool days, Stanford study finds-Stanford Medicine

[4] Good Calculators

[5] How long does it take a parked car to reach deadly hot temperatures?-livescience

[6] What temperature can it reach inside your car in summer?-driverknowledgetests


编辑:井上菌



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