Uđite u sobu u kojoj ćete naći čeličnu šipku i drveni štap, dodirnite ih obje i vidjet ćete da je čelična šipka hladnija. Na početku rumenilo to nema smisla jer su i šipka i štap u istoj sobi, pa moraju biti na istoj temperaturi. Međutim, uzmite u obzir toplinsku vodljivost dvaju materijala i čini se da taj fenomen nije toliko tajanstven. Čelik provodi toplinu iz vaših prstiju otprilike 500 puta brže od drveta. Usput, postavite li letvicu i zalijepite se na suncu, primijetit ćete da se čelik brzo postane prevruć da bi se dodirnuo, a drvo ne. Razlika u njihovoj toplinskoj vodljivosti opet je odgovorna.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Toplinska vodljivost čelika je 50,2 W / mK, a drva ne više od 0,12 W / mK. Zbog toga se čelik osjeća hladnije od drva pri istoj temperaturi.
Prsti gubitak topline tumače kao hladnoću
Kada dodirnete predmet koji je niže temperature od prstiju, objekt osjeća hladnoću jer toplina prolazi kroz vaše prste u objekt, a ne zato što hladnoća ulazi u vaše tijelo. Protok energije uvijek je od vrućeg objekta do hladnijeg. To vrijedi čak i za klima uređaje. Ne opskrbljuju hladnim zrakom. Umjesto toga, oni crpe toplinu iz zraka koji cirkulira oko isparivačkih zavojnica. Što je veća brzina prijenosa topline, objekt se osjeća hladnije.
Svaki materijal ima karakterističnu toplinsku vodljivost
Molekule u materijalu na visokoj temperaturi imaju više kinetičke energije od onih u materijalu na niskoj temperaturi temperature, a kad se materijali dodirnu, tijelo na višoj temperaturi gubi energiju u obliku toplina. To se naziva toplinska vodljivost, a brzina kojom se to događa proporcionalna je površini presjeka i temperaturnoj razlici i obrnuto proporcionalna debljini materijala. Također je proporcionalan konstanti koja se naziva toplinska vodljivost (k), a koja je karakteristična za svaki materijal.
Znanstvenici su izmjerili i prikazali tablice toplinske vodljivosti za većinu svakodnevnih materijala. U MKS sustavu mjerenja izraženi su u vatima / metar-stupnjevima Kelvina (W / mK). Možete ih pronaći i izražene u drugim jedinicama, poput Btu / (hr⋅ft2⋅F) (britanske termalne jedinice / sat-stopa Fahrenheita).
Toplinska vodljivost povezana je s električnom vodljivošću. Većina materijala koji dobro provode toplinu podjednako dobro provode i električnu energiju, a toplinski izolatori također su dobri električni izolatori. Iznimka je dijamant koji ima veću toplinsku vodljivost od bilo kojeg metala, ali zbog svoje guste rešetkaste strukture ne provodi električnu energiju.
Toplinska vodljivost čelika i drva
Toplinska vodljivost čelika je 50,2 W / mK, a ona za drvo između 0,12 i 0,04 W / mK, ovisno o vrsti drveta, kao i o njegovoj gustoći i udjelu vlage. Čak i najtroprovodljiviji štap drveta prenosi toplinu oko 500 puta sporije od čelika. Ova spora brzina prijenosa topline čini drvo dobrim izolatorom topline, upravo tamo s izolacijskom opekom i usporedivo s izolacijom od kamene vune i stakloplastike.
