Por qué los metales se sienten fríos incluso cuando están a temperatura ambiente?
Respuesta : Esto se debe a que el calor fluye más fácilmente a través de los metales.
Sugerencia : El acertijo es más esclarecedor si se reformula la pregunta de la siguiente manera:
«Cuando un catre de acero (buen conductor térmico) y un catre de madera (mal conductor del metal) están ambos a la misma temperatura, ¿por qué el catre de acero se siente más frío?»
Explicación : Es un error común pensar que nuestras percepciones de calor y frío están directamente relacionadas con la temperatura o la diferencia de temperatura entre nuestro cuerpo y el objeto. En realidad, está relacionado con el calor. El calor es el flujo de energía térmica. Cuando el calor entra en nuestro cuerpo lo percibimos como calor y cuando el calor sale de nuestro cuerpo lo sentimos como frío. Cuanto mayor sea la tasa de flujo de calor, mayor será la sensación de frío. Los metales son buenos conductores térmicos y permiten que el calor fluya con facilidad, por lo que se sienten más fríos.
Contexto:
La energía térmica*, la temperatura y el calor** son conceptos relacionados y a menudo se confunde uno con otro. Una clara comprensión de estos conceptos ayudará a entender esta cuestión.
Energía térmica : Según la teoría cinética de la materia, ésta está formada por un gran número de partículas llamadas átomos/moléculas. Estos átomos/moléculas se mueven en el espacio, giran y vibran al azar. Estos movimientos aleatorios conllevan energía cinética. La suma total de las energías cinéticas, asociadas a los movimientos aleatorios, de todos los átomos/moléculas que componen el sistema se denomina Energía Térmica.
Temperatura : Como los átomos/moléculas chocan entre sí, siempre hay transferencia de energía cinética de unos a otros. Algunos se mueven rápido mientras otros se mueven lento, etc. La velocidad, y por tanto la energía cinética, de cualquier átomo/molécula es una variable aleatoria que cambia de forma impredecible con el tiempo. Sin embargo, se puede definir un valor medio para la velocidad. La temperatura está relacionada con la energía cinética media asociada a estos movimientos aleatorios. Puede considerarse como una concentración de energía térmica. Donde la energía térmica está más concentrada, la temperatura es alta y viceversa.
Calor : Cuando la concentración de energía térmica difiere de un punto a otro, hay un flujo de energía térmica desde las regiones donde están más concentradas (mayor temperatura) a las regiones donde están menos concentradas (baja temperatura). El calor es el flujo de energía térmica. El flujo de energía térmica se detiene cuando la concentración de energía térmica (temperatura) se homogeneiza. Cuando un sistema alcanza este estado se dice que ha alcanzado el Equilibrio Térmico. Mientras exista una diferencia de temperatura, habrá un flujo de energía térmica. Nuestra percepción de calor y frío está relacionada con el calor.