Hvorfor føler stål sig koldere end træ?

Gå ind i et rum, hvor du finder en stålstang og en træpind, rør dem begge, og du vil finde stålstangen føles koldere. Ved første rødme giver det ingen mening, fordi både stangen og stangen er i samme rum, så de skal være ved samme temperatur. Men tage højde for de termiske ledningsevne af de to materialer, og fænomenet virker ikke så mystisk. Stål fører varme ud af dine fingre omkring 500 gange hurtigere end træ. Forresten, hvis du sætter stangen og holder dig i solen, vil du bemærke, at stålet hurtigt bliver for varmt til at røre, mens træet ikke gør det. Forskellen i deres termiske ledningsevne er igen ansvarlig.

TL; DR (for lang, ikke læst)

Stål har en termisk ledningsevne på 50,2 W /mK, mens træet er ikke mere end 0,12 W /mK. Derfor føler stål sig koldere end træ ved samme temperatur.

Fingers fortolker tab af varme som kulde

Når du berører et objekt, der er lavere end fingrene, føles objektet kold fordi varme går gennem fingrene ind i objektet, ikke fordi kulde kommer ind i din krop. Strømmen er altid fra den varmere genstand til den koldere. Dette gælder også for klimaanlæg. De leverer ikke kold luft. I stedet trækker de varme ud af luften, der cirkulerer rundt om de fordampede spoler. Jo højere varmeoverførsel, jo koldere en genstand føles.

Hvert materiale har en karakteristisk termisk ledningsevne

Molekylerne i et materiale ved høj temperatur har mere kinetisk energi end dem i en materiale ved lav temperatur, og når materialerne berører, taber kroppen ved højere temperatur energi i form af varme. Dette kaldes termisk konduktans, og den hastighed, hvormed den sker, er proportional med tværsnitsarealet og temperaturforskellen og omvendt proportional med materialets tykkelse. Det er også proportional med en konstant kaldet termisk ledningsevne (k), som er karakteristisk for hvert materiale.

Forskere har målt og tabuleret termisk ledningsevne for de fleste daglige materialer. I MKS målesystemet udtrykkes de i watt /meter-grad Kelvin (W /mK). Du kan også finde dem udtrykt i andre enheder, såsom Btu /(hr⋅ft ^{2⋅F) (British Thermal Units /time-foot-grad Fahrenheit).}

Termisk ledningsevne er relateret til elektrisk ledningsevne. De fleste materialer, der udfører varme, udfører også el lige så godt, og varmeisolatorer er også gode elektriske isolatorer. Undtagelsen er diamant, som har en højere termisk ledningsevne end ethvert metal, men på grund af sin tætte gitterstruktur fører ikke elektricitet.

Termiske konduktiviteter af stål og træ

Den termiske ledningsevne af Stål er 50,2 W /mK, og det for træ er mellem 0,12 og 0,04 W /mK afhængigt af træsorten, såvel som dens densitet og fugtindhold. Selv den mest termisk ledende pind af træ overfører varme omkring 500 gange langsommere end stål. Denne langsomme varmeoverførselshastighed gør træ til en god varmeisolator, lige deroppe med isolerende mursten og sammenlignelig med stenuld og glasfiberisolering.