Gå in i ett rum där du hittar en stålstång och en träpinne, rör vid dem båda så ser du att stålstången känns kallare. Vid första rodnad är det ingen mening eftersom både stången och pinnen är i samma rum, så de måste ha samma temperatur. Ta dock hänsyn till de två materialens värmeledningsförmåga, och fenomenet verkar inte så mystiskt. Stål leder värmen ur fingrarna cirka 500 gånger snabbare än trä. Förresten, om du ställer in ribban och sticker i solen, kommer du att märka att stålet snabbt blir för varmt för att röra medan träet inte gör det. Skillnaden i deras värmeledningsförmåga är återigen ansvarig.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Stål har en värmeledningsförmåga på 50,2 W / mK medan den för trä inte är mer än 0,12 W / mK. Det är därför som stål känns kallare än trä vid samma temperatur.
Fingrar tolkar värmeförlust som kyla
När du rör vid ett föremål som har en lägre temperatur än dina fingrar känns föremålet kallt eftersom värme går genom fingrarna in i objektet, inte för att kyla kommer in i kroppen. Flödet av energi kommer alltid från det varmare föremålet till det kallare. Detta gäller även för luftkonditioneringsapparater. De levererar inte kall luft. Istället drar de värme ut ur luften som cirkulerar runt avdunstningsspolarna. Ju högre värmeöverföringshastighet, desto kallare känns ett objekt.
Varje material har en karakteristisk värmeledningsförmåga
Molekylerna i ett material vid hög temperatur har mer kinetisk energi än de i ett material vid en låg temperaturen, och när materialen rör sig, tappar kroppen vid högre temperatur energi i form av värme. Detta kallas värmeledning, och hastigheten med vilken det sker är proportionell mot tvärsnittsarea och temperaturskillnad och omvänt proportionell mot materialtjocklek. Det är också proportionellt mot en konstant som kallas värmeledningsförmåga (k), vilket är karakteristiskt för varje material.
Forskare har mätt och tabellerat värmeledningsförmågan för de flesta vardagliga material. I MKS-mätsystemet uttrycks de i watt / metergrad Kelvin (W / mK). Du kan också hitta dem uttryckta i andra enheter, såsom Btu / (hr⋅ft2⋅F) (British Thermal Units / hour-foot-degree Fahrenheit).
Värmeledningsförmåga är relaterad till elektrisk ledningsförmåga. De flesta material som leder värme bra leder också elektricitet lika bra, och värmeisolatorer är också bra elektriska isolatorer. Undantaget är diamant, som har en högre värmeledningsförmåga än någon metall men på grund av sin täta gitterstruktur inte leder elektricitet.
Värmeledningsförmåga av stål och trä
Stålens värmeledningsförmåga är 50,2 W / mK och för trä är mellan 0,12 och 0,04 W / mK, beroende på träslag, dess densitet och fuktinnehåll. Även den mest värmeledande pinnen av trä överför värme cirka 500 gånger långsammare än stål. Denna långsamma värmeöverföringshastighet gör trä till en bra värmeisolator, där uppe med isolerande tegel och jämförbar med stenull och glasfiberisolering.