Stopite v sobo, v kateri najdete jekleno palico in leseno palico, se jih dotaknite in ugotovili boste, da je jeklena palica hladnejša. Sprva rdečilo nima smisla, ker sta palica in palica v isti sobi, zato morata biti na isti temperaturi. Upoštevajte pa toplotne prevodnosti obeh materialov in pojav se ne zdi tako skrivnosten. Jeklo odvaja toploto iz vaših prstov približno 500-krat hitreje kot les. Mimogrede, če postavite palico in se držite na soncu, boste opazili, da se jeklo hitro preveč segreje, da bi se ga dotaknilo, medtem ko se les ne. Razlika v njihovi toplotni prevodnosti je spet odgovorna.
TL; DR (predolgo; Nisem prebral)
Jeklena toplotna prevodnost je 50,2 W / mK, lesa pa največ 0,12 W / mK. Zato je jeklo pri isti temperaturi hladnejše od lesa.
Prsti izgubo toplote razlagajo kot hladno
Ko se dotaknete predmeta, ki ima nižjo temperaturo od prstov, je predmet hladen, ker gre skozi prste toplota v predmet, ne pa zato, ker v vaše telo vstopi hlad. Pretok energije je vedno od bolj vročega predmeta do hladnejšega. To velja tudi za klimatske naprave. Ne dovajajo hladnega zraka. Namesto tega črpajo toploto iz zraka, ki kroži okoli izhlapevalnih tuljav. Višja kot je hitrost prenosa toplote, hladnejši je predmet.
Vsak material ima značilno toplotno prevodnost
Molekule v materialu pri visoki temperaturi imajo več kinetične energije kot tiste v materialu pri nizki temperaturi temperature in ko se materiali dotaknejo, telo pri višji temperaturi izgubi energijo v obliki toplota. To se imenuje toplotna prevodnost in hitrost, s katero se to zgodi, je sorazmerna s površino prečnega prereza in temperaturno razliko ter obratno sorazmerna z debelino materiala. Prav tako je sorazmeren konstanti, imenovani toplotna prevodnost (k), ki je značilna za vsak material.
Znanstveniki so izmerili in izračunali toplotne prevodnosti za večino vsakdanjih materialov. V merilnem sistemu MKS so izraženi v vatih / meter stopinj Kelvina (W / mK). Izraženi so lahko tudi v drugih enotah, na primer Btu / (hr⋅ft2⋅F) (Britanske toplotne enote / stopinjo Fahrenheita).
Toplotna prevodnost je povezana z električno prevodnostjo. Večina materialov, ki dobro prevajajo toploto, enako dobro prevaja tudi elektriko, toplotni izolatorji pa so tudi dobri električni izolatorji. Izjema je diamant, ki ima večjo toplotno prevodnost kot katera koli kovina, vendar zaradi svoje goste mrežne strukture ne prevaja električne energije.
Toplotna prevodnost jekla in lesa
Toplotna prevodnost jekla je 50,2 W / mK, za les pa med 0,12 in 0,04 W / mK, odvisno od vrste lesa, pa tudi njegove gostote in vsebnosti vlage. Tudi najbolj toplotno prevodna palica lesa prenaša toploto približno 500-krat počasneje kot jeklo. Zaradi te počasne hitrosti prenosa toplote je les dober toplotni izolator, ravno tam z izolacijsko opeko in primerljiv z izolacijo iz kamene volne in steklenih vlaken.