ادخل إلى غرفة تجد فيها قضيبًا فولاذيًا وعصا خشبية ، المس كلاهما ، وستجد أن الشريط الفولاذي يبدو أكثر برودة. للوهلة الأولى ، لا يكون هذا منطقيًا لأن القضيب والعصا في نفس الغرفة ، لذا يجب أن يكونا في نفس درجة الحرارة. ومع ذلك ، ضع في الاعتبار الموصلية الحرارية للمادتين ، ولا تبدو هذه الظاهرة غامضة. ينقل الفولاذ الحرارة من أصابعك أسرع بحوالي 500 مرة من الخشب. بالمناسبة ، إذا قمت بضبط الشريط وظللت في الشمس ، ستلاحظ أن الفولاذ يصبح سريعًا ساخنًا جدًا بحيث لا يمكن لمسه بينما الخشب لا يفعل ذلك. الاختلاف في التوصيل الحراري هو المسؤول مرة أخرى.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
الموصلية الحرارية للصلب 50.2 وات / مللي كلفن بينما لا تزيد موصلية الخشب عن 0.12 وات / مللي كلفن. هذا هو السبب في أن الفولاذ يكون أكثر برودة من الخشب عند نفس درجة الحرارة.
تفسر الأصابع فقدان الحرارة على أنها برودة
عندما تلمس شيئًا في درجة حرارة أقل من أصابعك ، يشعر الجسم بالبرودة لأن الحرارة تمر بأصابعك إلى الجسم ، وليس لأن البرودة تدخل جسمك. يكون تدفق الطاقة دائمًا من الجسم الأكثر سخونة إلى الجسم الأكثر برودة. هذا صحيح حتى بالنسبة لمكيفات الهواء. انهم لا يزودون الهواء البارد. بدلاً من ذلك ، يقومون بسحب الحرارة من الهواء الذي يدور حول ملفات التبخر. كلما زاد معدل انتقال الحرارة ، كلما شعر الجسم ببرودة.
كل مادة لها موصلية حرارية مميزة
تمتلك الجزيئات الموجودة في مادة عند درجة حرارة عالية طاقة حركية أكبر من تلك الموجودة في مادة عند درجة حرارة منخفضة درجة الحرارة ، وعندما تتلامس المواد ، يفقد الجسم عند ارتفاع درجة الحرارة الطاقة على شكل الحرارة. هذا يسمى التوصيل الحراري ، والمعدل الذي يحدث فيه يتناسب مع مساحة المقطع العرضي وفرق درجة الحرارة ويتناسب عكسياً مع سمك المادة. كما أنه يتناسب مع ثابت يسمى الموصلية الحرارية (k) ، والذي يميز كل مادة.
قام العلماء بقياس وجدولة الموصلية الحرارية لمعظم المواد اليومية. في نظام القياس MKS ، يتم التعبير عنها بالواط / متر درجة كلفن (W / mK). يمكنك أيضًا العثور عليها معبرًا عنها بوحدات أخرى ، مثل Btu / (hr⋅ft2⋅F) (الوحدات الحرارية البريطانية / ساعة-قدم-درجة فهرنهايت).
ترتبط الموصلية الحرارية بالتوصيل الكهربائي. معظم المواد التي توصل الحرارة بشكل جيد توصل الكهرباء أيضًا بشكل جيد ، والعوازل الحرارية هي أيضًا عوازل كهربائية جيدة. الاستثناء هو الماس ، الذي يتمتع بموصلية حرارية أعلى من أي معدن ، ولكن بسبب هيكله الشبكي الكثيف ، لا يوصل الكهرباء.
الموصلية الحرارية للصلب والخشب
تبلغ الموصلية الحرارية للصلب 50.2 وات / مللي كلفن ، وتتراوح تلك للخشب بين 0.12 و 0.04 وات / مللي كلفن ، اعتمادًا على نوع الخشب ، بالإضافة إلى كثافته ومحتواه من الرطوبة. حتى أكثر عصا الخشب موصلة حراريًا تنقل الحرارة بحوالي 500 مرة أبطأ من الفولاذ. هذا المعدل البطيء لنقل الحرارة يجعل الخشب عازلًا جيدًا للحرارة ، حيث يوجد في الأعلى بالطوب العازل ويمكن مقارنته بالصوف الصخري وعزل الألياف الزجاجية.