Kävele huoneeseen, josta löydät teräspalkin ja puupuikon, kosketa molempia, niin teräspalkki tuntuu kylmemmältä. Aluksi punastumisella tällä ei ole mitään järkeä, koska sekä tanko että keppi ovat samassa huoneessa, joten niiden on oltava samassa lämpötilassa. Ota kuitenkin huomioon näiden kahden materiaalin lämmönjohtavuus, eikä ilmiö näytä olevan niin salaperäinen. Teräs johtaa lämpöä sormistasi noin 500 kertaa nopeammin kuin puu. Muuten, jos asetat tangon ja pidät auringossa, huomaat, että teräs muuttuu nopeasti liian kuumaksi koskettaa, kun puu ei. Niiden lämmönjohtavuusero on jälleen vastuussa.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Teräksen lämmönjohtavuus on 50,2 W / mK, kun taas puun lämmönjohtavuus on enintään 0,12 W / mK. Siksi teräs tuntuu kylmemmältä kuin puu samassa lämpötilassa.
Sormet tulkitsevat lämpöhäviön kylmäksi
Kun kosketat esinettä, joka on alhaisemmassa lämpötilassa kuin sormesi, esine tuntuu kylmältä, koska lämpö kulkee sormiesi läpi esineeseen, ei siksi, että kylmyys tulee kehoosi. Energian virtaus on aina kuumemmasta kohteesta kylmempään. Tämä pätee jopa ilmastointilaitteisiin. Ne eivät tuota kylmää ilmaa. Sen sijaan ne imevät lämpöä höyrystyskelojen ympäri kiertävästä ilmasta. Mitä suurempi lämmönsiirtonopeus, sitä kylmempi esine tuntuu.
Jokaisella materiaalilla on ominainen lämmönjohtavuus
Materiaalissa olevilla molekyyleillä korkeassa lämpötilassa on enemmän kineettistä energiaa kuin matalassa olevissa materiaaleissa lämpötilassa, ja kun materiaalit koskettavat, keho korkeammassa lämpötilassa menettää energiaa lämpöä. Tätä kutsutaan lämmönjohtavuudeksi, ja nopeus, jolla se tapahtuu, on verrannollinen poikkileikkauspinta-alaan ja lämpötilaeroon ja kääntäen verrannollinen materiaalin paksuuteen. Se on myös verrannollinen vakiolle, jota kutsutaan lämmönjohtavuudeksi (k), joka on ominaista jokaiselle materiaalille.
Tutkijat ovat mitanneet ja taulukoineet useimpien jokapäiväisten materiaalien lämmönjohtavuus. MKS-mittausjärjestelmässä ne ilmaistaan watteina / metri-Kelvin (W / mK). Löydät ne myös muissa yksiköissä, kuten Btu / (hr⋅ft2⋅F) (brittiläiset lämpöyksiköt / tunti-jalka-aste Fahrenheit).
Lämmönjohtavuus liittyy sähkönjohtavuuteen. Suurin osa lämpöä hyvin johtavista materiaaleista johtaa myös sähköä yhtä hyvin, ja lämpöeristimet ovat myös hyviä sähköeristeitä. Poikkeuksena on timantti, jolla on suurempi lämmönjohtavuus kuin millään metallilla, mutta tiheän ristikkorakenteensa vuoksi se ei johda sähköä.
Teräksen ja puun lämmönjohtavuus
Teräksen lämmönjohtavuus on 50,2 W / mK, ja puun lämmönjohtavuus on 0,12-0,04 W / mK, riippuen puulajista, sen tiheydestä ja kosteuspitoisuudesta. Jopa lämpöä johtavin puupuikko siirtää lämpöä noin 500 kertaa hitaammin kuin teräs. Tämä hidas lämmönsiirtonopeus tekee puusta hyvän lämmöneristeen, aivan siellä eristävä tiili ja verrattavissa kivivillaan ja lasikuituun.