science >> Wetenschap >  >> Chemie

Waarom voelt staal kouder dan hout?

Loop een kamer binnen waarin je een stalen staaf en een houten stok vindt, raak beide aan en je zult merken dat de stalen staaf kouder aanvoelt. Bij de eerste blos heeft dit geen zin omdat zowel de staaf als de stok zich in dezelfde ruimte bevinden, dus moeten ze op dezelfde temperatuur zijn. Houd echter rekening met de thermische geleidbaarheid van de twee materialen en het fenomeen lijkt niet zo mysterieus. Staal geleidt warmte ongeveer 500 keer sneller uit uw vingers dan hout. Trouwens, als je de balk plaatst en in de zon blijft, zul je merken dat het staal snel te heet wordt om aan te raken, terwijl het hout dat niet doet. Het verschil in thermische geleidbaarheid is opnieuw verantwoordelijk.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Staal heeft een warmtegeleiding van 50,2 W /mK terwijl dat van hout geen meer dan 0,12 W /mK. Dit is de reden waarom staal bij dezelfde temperatuur kouder aanvoelt dan hout.
Vingers interpreteren warmteverlies als koude

Wanneer u een object aanraakt dat een lagere temperatuur heeft dan uw vingers, voelt het object koud omdat warmte gaat door je vingers in het object, niet omdat koude je lichaam binnenkomt. De energiestroom loopt altijd van het heter naar het koudere. Dit geldt zelfs voor airconditioners. Ze leveren geen koude lucht. In plaats daarvan onttrekken ze warmte aan de lucht die rond de verdampingsspiralen circuleert. Hoe hoger de snelheid van warmteoverdracht, hoe kouder een object voelt.
Elk materiaal heeft een karakteristieke thermische geleidbaarheid

De moleculen in een materiaal met een hoge temperatuur hebben meer kinetische energie dan die in een materiaal met een lage 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 dwarsdoorsnedeoppervlak en temperatuurverschil en omgekeerd evenredig met de materiaaldikte. Het is ook evenredig met een constante genaamd warmtegeleiding (k), die kenmerkend is voor elk materiaal.

Wetenschappers hebben de thermische geleidbaarheid voor de meeste alledaagse materialen gemeten en getabelleerd. In het MKS-meetsysteem worden ze uitgedrukt in watt /meter graden Kelvin (W /mK). U kunt ze ook vinden in andere eenheden, zoals Btu /(hr⋅ft 2⋅F) (Britse thermische eenheden /Fahrenheit per uur /voet-voet).

Thermische geleidbaarheid is gerelateerd aan elektrische ", 0]

,De meeste materialen die warmte goed geleiden, geleiden ook elektriciteit even goed, en warmte-isolatoren zijn ook goede elektrische isolatoren. De uitzondering is diamant, die een hoger warmtegeleidingsvermogen heeft dan enig ander metaal maar vanwege zijn dichte roosterstructuur geen elektriciteit geleidt.
Thermische geleidbaarheid van staal en hout

Het warmtegeleidingsvermogen van staal is 50,2 W /mK, en die voor hout ligt tussen 0,12 en 0,04 W /mK, afhankelijk van de houtsoort, evenals de dichtheid en het vochtgehalte. Zelfs de meest warmtegeleidende houtstaaf brengt warmte ongeveer 500 keer langzamer over dan staal. Deze langzame warmteoverdracht maakt hout een goede warmte-isolator, precies daar met isolerende baksteen en vergelijkbaar met steenwol en glasvezelisolatie.