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Warum fühlen sich Metalle kalt an, auch wenn sie Zimmertemperatur haben?

Antwort : Das liegt daran, dass Wärme durch Metalle leichter fließt.

Vorschlag : Das Rätsel ist erhellender, wenn man die Frage wie folgt umformuliert:

„Wenn ein Stahlbett (guter Wärmeleiter) und ein Holzbett (schlechter Metallleiter) die gleiche Temperatur haben, warum fühlt sich das Stahlbett kälter an?“

Erklärung: Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass unser Empfinden von Wärme und Kälte direkt mit der Temperatur oder dem Temperaturunterschied zwischen unserem Körper und dem Objekt zusammenhängt. In Wirklichkeit hängt es mit der Wärme zusammen. Wärme ist der Fluss von thermischer Energie. Wenn Wärme in unseren Körper fließt, empfinden wir sie als Wärme, und wenn Wärme aus unserem Körper fließt, empfinden wir sie als Kälte. Je schneller die Wärme fließt, desto wärmer/kälter wird sie empfunden. Da Metalle gute Wärmeleiter sind, kann Wärme leicht fließen und wird daher als kälter empfunden.

Konzeptueller Hintergrund:

Thermische Energie*, Temperatur und Wärme** sind verwandte Begriffe, von denen einer oft für den anderen missverstanden wird. Ein klares Verständnis dieser Begriffe wird helfen, diese Frage zu verstehen.

Thermische Energie: Nach der kinetischen Theorie der Materie besteht die Materie aus einer sehr großen Anzahl von Teilchen, die Atome/Moleküle genannt werden. Diese Atome/Moleküle bewegen sich im Raum, rotieren und schwingen willkürlich. Bei diesen zufälligen Bewegungen ist kinetische Energie im Spiel. Die Summe der kinetischen Energie aller Atome/Moleküle, aus denen das System besteht, wird als thermische Energie bezeichnet.

Temperatur: Da die Atome/Moleküle miteinander kollidieren, kommt es immer zu einer Übertragung von kinetischer Energie von einem zum anderen. Einige bewegen sich schnell, andere langsam usw. Die Geschwindigkeit und damit die kinetische Energie jedes Atoms/Moleküls ist eine Zufallsvariable, die sich mit der Zeit unvorhersehbar verändert. Allerdings kann man einen Durchschnittswert für die Geschwindigkeit festlegen. Die Temperatur steht im Zusammenhang mit der durchschnittlichen kinetischen Energie, die mit solchen zufälligen Bewegungen verbunden ist. Sie kann als eine Konzentration der thermischen Energie betrachtet werden. Wo die thermische Energie stärker konzentriert ist, ist die Temperatur hoch und umgekehrt.

Wärme : Wenn die Konzentration der thermischen Energie von einem Punkt zum anderen unterschiedlich ist, fließt thermische Energie von Bereichen, in denen sie stärker konzentriert ist (höhere Temperatur), zu Bereichen, in denen sie weniger konzentriert ist (niedrige Temperatur). Wärme ist der Fluss von Wärmeenergie. Der Fluss der thermischen Energie hört auf, wenn die Konzentration der thermischen Energie (Temperatur) homogenisiert ist. Wenn ein System diesen Zustand erreicht hat, spricht man von einem thermischen Gleichgewicht. Solange es einen Temperaturunterschied gibt, fließt thermische Energie. Unsere Wahrnehmungen von Wärme und Kälte hängen mit der Wärme zusammen.