Войдите в комнату, в которой вы найдете стальной стержень и деревянную палку, дотроньтесь до них обоих, и вы обнаружите, что стальной стержень чувствует себя холоднее. На первый взгляд, это не имеет смысла, потому что и стержень, и стержень находятся в одной комнате, поэтому они должны иметь одинаковую температуру. Однако примите во внимание теплопроводность двух материалов, и это явление не кажется таким загадочным. Сталь отводит тепло от ваших пальцев примерно в 500 раз быстрее, чем древесина. Кстати, если вы установите планку и держитесь на солнце, вы заметите, что сталь быстро становится слишком горячей для прикосновения, а древесина - нет. Разница в их теплопроводности опять-таки ответственна.

Пальцы истолковывают потерю тепла как холод

Когда вы касаетесь объекта, температура которого ниже, чем у ваших пальцев, объект чувствует себя холодным, потому что тепло проникает сквозь пальцы в объект, а не потому, что холод проникает в ваше тело. Поток энергии всегда идет от более горячего объекта к более холодному. Это верно даже для кондиционеров. Они не подают холодный воздух. Вместо этого они извлекают тепло из воздуха, который циркулирует вокруг испарительных катушек. Чем выше скорость теплопередачи, тем холоднее ощущается объект.

Каждый материал имеет характерную теплопроводность

Молекулы в материале при высокой температуре имеют больше кинетической энергии, чем молекулы в материале при низкой температуре, и когда материалы соприкасаются, тело при более высокой температуре теряет энергию в виде тепла. Это называется теплопроводностью, а скорость, с которой это происходит, пропорциональна площади поперечного сечения и разности температур и обратно пропорциональна толщине материала. Он также пропорционален постоянной, называемой теплопроводностью (k), которая характерна для каждого материала.

Ученые измерили и составили таблицу теплопроводности для большинства повседневных материалов. В измерительной системе MKS они выражены в ваттах / градус Кельвина (Вт / мК). Вы также можете найти их в других единицах, таких как Btu / (hr⋅ft2⋅F) (британские тепловые единицы / градусы Фаренгейта в футах-часах).

Теплопроводность связана с электропроводностью. Большинство материалов, которые хорошо проводят тепло, также проводят электричество одинаково хорошо, и теплоизоляторы также являются хорошими электрическими изоляторами. Исключением является алмаз, который имеет более высокую теплопроводность, чем любой металл, но из-за своей плотной решетчатой ​​структуры не проводит электричество.

Теплопроводность стали и дерева

Теплопроводность стали составляет 50,2 Вт / мК, а для древесины - от 0,12 до 0,04 Вт / мК, в зависимости от вида древесины, а также ее плотности и влажности. Даже самый теплопроводящий кусок дерева передает тепло примерно в 500 раз медленнее, чем сталь. Эта медленная скорость теплопередачи делает дерево хорошим теплоизолятором, прямо там с изоляционным кирпичом и сравнимым с каменной ватой и стекловолоконной изоляцией.