Gå inn i et rom der du finner en stålstang og en trepinne, berør dem begge, så finner du at stålstangen føles kaldere. Ved første rødme gir dette ingen mening fordi både stangen og pinnen er i samme rom, så de må ha samme temperatur. Ta imidlertid hensyn til de to materialens varmeledningsevne, og fenomenet virker ikke så mystisk. Stål leder varme ut av fingrene dine omtrent 500 ganger raskere enn tre. Forresten, hvis du setter stangen og holder deg i solen, vil du legge merke til at stålet raskt blir for varmt til å berøre mens treet ikke gjør det. Forskjellen i deres varmeledningsevne er igjen ansvarlig.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Stål har en varmeledningsevne på 50,2 W / mK, mens den for tre ikke er mer enn 0,12 W / mK. Derfor føles stål kaldere enn tre ved samme temperatur.
Fingers tolker tap av varme som kulde
Når du berører et objekt som har en lavere temperatur enn fingrene dine, føles objektet kaldt fordi varmen går gjennom fingrene inn i objektet, ikke fordi kulde kommer inn i kroppen din. Strømmen av energi er alltid fra den varmere gjenstanden til den kaldere. Dette gjelder selv for klimaanlegg. De leverer ikke kald luft. I stedet trekker de varme ut av luften som sirkulerer rundt fordampningsspolene. Jo høyere hastighet på varmeoverføring, desto kaldere føles et objekt.
Hvert materiale har en karakteristisk termisk ledningsevne
Molekylene i et materiale ved høy temperatur har mer kinetisk energi enn de i et materiale ved en lav temperatur, og når materialene berører, mister kroppen ved høyere temperatur energi i form av varme. Dette kalles termisk ledningsevne, og hastigheten det skjer med er proporsjonalt med tverrsnittsareal og temperaturforskjell og omvendt proporsjonalt med materialtykkelse. Det er også proporsjonalt med en konstant som kalles varmeledningsevne (k), som er karakteristisk for hvert materiale.
Forskere har målt og tabellert de termiske ledningsevnene for de fleste daglige materialer. I MKS-målesystemet uttrykkes de i watt / meter-grad Kelvin (W / mK). Du kan også finne dem uttrykt i andre enheter, for eksempel Btu / (hr⋅ft2⋅F) (British Thermal Units / hour-foot-degree Fahrenheit).
Varmeledningsevne er relatert til elektrisk ledningsevne. De fleste materialer som leder varme godt leder også like godt strøm, og varmeisolatorer er også gode elektriske isolatorer. Unntaket er diamant, som har høyere varmeledningsevne enn noe metall, men på grunn av sin tette gitterstruktur, ikke leder strøm.
Termisk ledningsevne av stål og tre
Stålets varmeledningsevne er 50,2 W / mK, og den for tre er mellom 0,12 og 0,04 W / mK, avhengig av treslag, samt densitet og fuktighetsinnhold. Selv den mest varmeledende pinnen av tre overfører varme omtrent 500 ganger saktere enn stål. Denne lave hastigheten på varmeoverføring gjør tre til en god varmeisolator, der oppe med isolerende murstein og kan sammenlignes med steinull og glassfiberisolasjon.