Влезте в стая, в която ще намерите стоманена пръчка и дървена пръчка, докоснете и двете и ще откриете, че стоманената щанга се чувства по-студена. Отначало руж, това няма смисъл, тъй като и лентата, и пръчката са в една и съща стая, така че трябва да са с еднаква температура. Вземете предвид обаче топлопроводимостта на двата материала и явлението не изглежда толкова загадъчно. Стоманата отвежда топлината от пръстите ви около 500 пъти по-бързо от дървото. Между другото, ако поставите летвата и се придържате към слънцето, ще забележите, че стоманата бързо става твърде гореща за докосване, докато дървото не. Разликата в тяхната топлопроводимост отново е отговорна.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Стоманата има топлопроводимост 50,2 W / mK, докато тази на дървото е не повече от 0,12 W / mK. Ето защо стоманата се чувства по-студена от дървото при същата температура.
Пръстите интерпретират загубата на топлина като студ
Когато докоснете предмет, който е с по-ниска температура от вашите пръсти, обектът се чувства студен, защото топлината преминава през пръстите ви в обекта, а не защото студът навлиза в тялото ви. Потокът на енергия винаги е от по-горещия обект към по-студения. Това важи дори за климатиците. Те не доставят студен въздух. Вместо това те извличат топлина от въздуха, който циркулира около изпарителните намотки. Колкото по-висока е скоростта на топлообмен, толкова по-студено се чувства обектът.
Всеки материал има характерна топлопроводимост
Молекулите в материал при висока температура имат повече кинетична енергия от тези в материал при ниска температура температура и когато материалите се докоснат, тялото при по-висока температура губи енергия под формата на топлина. Това се нарича топлопроводимост и скоростта, с която се случва, е пропорционална на площта на напречното сечение и температурната разлика и обратно пропорционална на дебелината на материала. Също така е пропорционално на константа, наречена топлопроводимост (k), която е характерна за всеки материал.
Учените са измерили и извели таблицата на топлопроводимостта за повечето ежедневни материали. В системата за измерване MKS те се изразяват във ватове / метър градуса Келвин (W / mK). Можете също така да ги намерите изразени в други единици, например Btu / (hr⋅ft2⋅F) (британски термични единици / час-фут-градус по Фаренхайт).
Топлопроводимостта е свързана с електрическата проводимост. Повечето материали, които добре провеждат топлината, също водят електричество еднакво добре, а топлоизолаторите също са добри електрически изолатори. Изключение е диамантът, който има по-висока топлопроводимост от всеки метал, но поради своята плътна решетъчна структура не провежда електричество.
Топлопроводимост на стомана и дърво
Топлопроводимостта на стоманата е 50,2 W / mK, а тази за дървесината е между 0,12 и 0,04 W / mK, в зависимост от вида на дървесината, както и нейната плътност и съдържание на влага. Дори и най-топлопроводимата пръчка от дърво пренася топлината около 500 пъти по-бавно от стоманата. Тази бавна скорост на топлопредаване прави дървото добър топлоизолатор, точно там с изолационна тухла и сравним с изолацията от каменна вата и фибростъкло.