Mergeți într-o cameră în care găsiți o bară de oțel și un băț de lemn, atingeți-le pe ambele și veți găsi că bara de oțel se simte mai rece. La prima roșire, acest lucru nu are sens, deoarece atât bara cât și bățul se află în aceeași cameră, deci trebuie să fie la aceeași temperatură. Cu toate acestea, țineți cont de conductivitățile termice ale celor două materiale, iar fenomenul nu pare la fel de misterios. Oțelul conduce căldura din degete de aproximativ 500 de ori mai repede decât lemnul. Apropo, dacă puneți bara și vă lipiți de soare, veți observa că oțelul devine rapid prea fierbinte pentru a fi atins în timp ce lemnul nu. Diferența dintre conductivitățile lor termice este din nou responsabilă.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Oțelul are o conductivitate termică de 50,2 W / mK, în timp ce cea a lemnului nu depășește 0,12 W / mK. Acesta este motivul pentru care oțelul se simte mai rece decât lemnul la aceeași temperatură.
Degetele interpretează pierderea căldurii ca răceală
Când atingi un obiect care se află la o temperatură mai mică decât degetele tale, obiectul se simte rece, deoarece căldura trece prin degete în obiect, nu pentru că răceala îți intră în corp. Fluxul de energie este întotdeauna de la obiectul mai fierbinte la cel mai rece. Acest lucru este valabil chiar și pentru aparatele de aer condiționat. Nu furnizează aer rece. În schimb, extrag căldura din aerul care circulă în jurul bobinelor evaporative. Cu cât rata transferului de căldură este mai mare, cu atât se simte mai rece un obiect.
Fiecare material are o conductivitate termică caracteristică
Moleculele dintr-un material la o temperatură ridicată au mai multă energie cinetică decât cele dintr-un material la o temperatură scăzută temperatura, iar atunci când materialele se ating, corpul la temperatura superioară pierde energie sub formă de căldură. Aceasta se numește conductanță termică, iar rata la care se întâmplă este proporțională cu aria secțiunii transversale și diferența de temperatură și invers proporțională cu grosimea materialului. De asemenea, este proporțional cu o constantă numită conductivitate termică (k), care este caracteristică pentru fiecare material.
Oamenii de știință au măsurat și tabelat conductivitățile termice pentru majoritatea materialelor de zi cu zi. În sistemul de măsurare MKS, acestea sunt exprimate în wați / metru grad Kelvin (W / mK). Le puteți găsi, de asemenea, exprimate în alte unități, cum ar fi Btu / (hr⋅ft2⋅F) (British Thermal Units / hour-foot-degree Fahrenheit).
Conductivitatea termică este legată de conductivitatea electrică. Majoritatea materialelor care conduc bine căldura conduc și ele electricitatea la fel de bine, iar izolatoarele de căldură sunt și ele izolatoare electrice bune. Excepția este diamantul, care are o conductivitate termică mai mare decât orice metal, dar, datorită structurii sale grele, nu conduce electricitatea.
Conductivitățile termice ale oțelului și lemnului
Conductivitatea termică a oțelului este de 50,2 W / mK, iar cea pentru lemn este între 0,12 și 0,04 W / mK, în funcție de specia de lemn, precum și de densitatea și conținutul de umiditate al acestuia. Chiar și cea mai conductivă termică a lemnului transferă căldura de aproximativ 500 de ori mai lent decât oțelul. Această rată lentă de transfer de căldură face din lemn un bun izolator termic, chiar acolo sus cu cărămidă izolatoare și comparabil cu izolația din lână de rocă și fibră de sticlă.