晴れた日の午後2時、黒い車と白い車が同じ駐車場に停めてあります。両方の車の窓は少し開いています。1時間後、両方の車内温度を測定したところ、予想に反して温度差は小さいものでした。
質問: なぜ黒い車と白い車の車内温度差が小さかったのですか？複数の要因を考慮して説明してください。
回答: 窓が開いていたことで対流による熱交換が起き、温度差を縮小させたからです。また、車内への熱伝達は車体の色だけでなく、窓からの直接的な日射の影響も大きいためです。
理由: 黒い車体は確かに白い車体より多くの太陽光を吸収しますが、車内温度は複数の要因で決まります。第一に、両車とも窓から入る直接的な日射が車内を加熱します。これは車体色に関係ありません。第二に、窓が開いていることで、高温の車内空気が上昇気流となって窓から排出され、外気が流入する自然対流が生じます。この対流による冷却効果は、黒い車でより顕著になり、結果として両車の温度差を縮小させます。第三に、車内の温度は主に空気の温度であり、車体から車内への熱伝導は限定的です。