Entra in una stanza in cui trovi una barra d'acciaio e un bastoncino di legno, toccali entrambi e scoprirai che la barra d'acciaio sembra più fredda. A prima vista, questo non ha senso perché sia la barra che il bastone si trovano nella stessa stanza, quindi devono essere alla stessa temperatura. Tuttavia, prendere in considerazione le conducibilità termiche dei due materiali, e il fenomeno non sembra così misterioso. L'acciaio conduce il calore delle dita circa 500 volte più velocemente del legno. A proposito, se imposti la barra e infili il sole, noterai che l'acciaio diventa rapidamente troppo caldo da toccare mentre il legno non lo fa. La differenza nelle loro conduttività termiche è di nuovo responsabile.
TL; DR (Troppo lungo, non letto)
L'acciaio ha una conduttività termica di 50,2 W /mK mentre quella del legno non è più di 0,12 W /mK. Ecco perché l'acciaio si sente più freddo del legno alla stessa temperatura.
Le dita interpretano la perdita di calore come freddezza
Quando tocchi un oggetto che si trova a una temperatura inferiore a quella delle dita, l'oggetto si sente freddo perché il calore passa attraverso le dita nell'oggetto, non perché il freddo entra nel tuo corpo. Il flusso di energia è sempre dall'oggetto più caldo a quello più freddo. Questo è vero anche per i condizionatori d'aria. Non forniscono aria fredda. Invece, estrae il calore dall'aria che circola attorno alle bobine evaporative. Più alto è il tasso di trasferimento di calore, più si sente un oggetto freddo.
Ogni materiale ha una conducibilità termica caratteristica
Le molecole in un materiale ad alta temperatura hanno più energia cinetica di quelle di un materiale a bassa temperatura e quando i materiali toccano, il corpo alla temperatura più alta perde energia sotto forma di calore. Questo è chiamato conduttanza termica, e la velocità con cui avviene è proporzionale all'area della sezione trasversale e alla differenza di temperatura e inversamente proporzionale allo spessore del materiale. È anche proporzionale a una costante chiamata conducibilità termica (k), che è caratteristica per ogni materiale.
Gli scienziati hanno misurato e catalogato le conduttività termiche per la maggior parte dei materiali di uso quotidiano. Nel sistema di misurazione MKS, sono espressi in watt /metro-gradi Kelvin (W /mK). Puoi anche trovarli espressi in altre unità, come Btu /(hr⋅ft 2⋅F) (Unità termiche britanniche /ora-piede-gradi Fahrenheit). La conduttività termica è correlata all'energia elettrica conducibilità. La maggior parte dei materiali che conducono bene il calore conducono anche elettricità altrettanto bene, e gli isolanti termici sono anche buoni isolanti elettrici. L'eccezione è il diamante, che ha una conduttività termica superiore rispetto a qualsiasi metallo ma, a causa della sua struttura a reticolo denso, non conduce elettricità. Conduttività termica di acciaio e legno La conduttività termica di l'acciaio è 50,2 W /mK, e quello per il legno è compreso tra 0,12 e 0,04 W /mK, a seconda delle specie di legno, nonché della sua densità e contenuto di umidità. Anche il bastone di legno più termoconduttivo trasferisce calore circa 500 volte più lentamente dell'acciaio. Questo lento trasferimento di calore rende il legno un buon isolante termico, proprio lì con mattoni isolanti e paragonabile all'isolamento in lana di roccia e fibra di vetro.
