Loop een kamer binnen waar je een stalen staaf en een houten stok vindt, raak ze allebei aan en je zult merken dat de stalen staaf kouder aanvoelt. Op het eerste gezicht heeft dit geen zin omdat zowel de bar als de stick zich in dezelfde kamer bevinden, dus ze moeten dezelfde temperatuur hebben. Houd echter rekening met de thermische geleidbaarheid van de twee materialen, en het fenomeen lijkt niet zo mysterieus. Staal geleidt warmte uit je vingers ongeveer 500 keer sneller dan hout. Trouwens, als je de lat hoog legt en in de zon gaat zitten, zul je merken dat het staal al snel te heet wordt om aan te raken en het hout niet. Het verschil in hun thermische geleidbaarheid is opnieuw verantwoordelijk.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Staal heeft een warmtegeleidingsvermogen van 50,2 W/mK, terwijl die van hout niet meer dan 0,12 W/mK is. Daarom voelt staal bij dezelfde temperatuur kouder aan dan hout.
Vingers interpreteren warmteverlies als kou
Wanneer je een object aanraakt dat een lagere temperatuur heeft dan je vingers, voelt het object koud aan omdat warmte door je vingers in het object gaat, niet omdat kou je lichaam binnenkomt. De stroom van energie is altijd van het warmere object naar het koudere. Dit geldt zelfs voor airconditioners. Ze leveren geen koude lucht. In plaats daarvan halen ze warmte uit de lucht die rond de verdampingsspiralen circuleert. Hoe hoger de snelheid van warmteoverdracht, hoe kouder een object aanvoelt.
Elk materiaal heeft een karakteristieke thermische geleidbaarheid
De moleculen in een materiaal bij een hoge temperatuur hebben meer kinetische energie dan die in een materiaal bij een lage temperatuur temperatuur, en wanneer de materialen elkaar raken, verliest het lichaam bij de hogere temperatuur energie in de vorm van warmte. Dit wordt thermische geleidbaarheid genoemd en de snelheid waarmee dit gebeurt, is evenredig met het oppervlak van de dwarsdoorsnede en het temperatuurverschil en omgekeerd evenredig met de materiaaldikte. Het is ook evenredig met een constante genaamd thermische geleidbaarheid (k), die kenmerkend is voor elk materiaal.
Wetenschappers hebben de thermische geleidbaarheid voor de meeste alledaagse materialen gemeten en in tabelvorm gebracht. In het MKS-meetsysteem worden ze uitgedrukt in watt/meter-graden Kelvin (W/mK). Je kunt ze ook vinden uitgedrukt in andere eenheden, zoals Btu/(hr⋅ft2⋅F) (Britse thermische eenheden/uur-voet-graad Fahrenheit).
Thermische geleidbaarheid is gerelateerd aan elektrische geleidbaarheid. De meeste materialen die warmte goed geleiden, geleiden ook elektriciteit even goed, en warmte-isolatoren zijn ook goede elektrische isolatoren. De uitzondering is diamant, dat een hogere thermische geleidbaarheid heeft dan welk metaal dan ook, maar vanwege zijn dichte roosterstructuur geen elektriciteit geleidt.
Thermische geleidbaarheid van staal en hout
De thermische geleidbaarheid van staal is 50,2 W/mK en die voor hout tussen 0,12 en 0,04 W/mK, afhankelijk van de houtsoort, evenals de dichtheid en het vochtgehalte. Zelfs de meest warmtegeleidende stok van hout draagt warmte ongeveer 500 keer langzamer over dan staal. Deze langzame warmteoverdracht maakt hout tot een goede warmte-isolator, precies daarboven met isolerende baksteen en vergelijkbaar met steenwol en glasvezelisolatie.