Réponse : C’est parce que la chaleur circule plus facilement à travers les métaux.

Suggestion : L’énigme est plus éclairante si la question est reformulée comme suit :

« Lorsqu’un berceau en acier (bon conducteur thermique) et un berceau en bois (mauvais conducteur métallique) sont tous deux à la même température, pourquoi le berceau en acier semble-t-il plus froid ? »

Explication : C’est une idée fausse courante que nos perceptions de la chaleur et du froid sont directement liées à la température ou à la différence de température entre notre corps et l’objet. En réalité, elles sont liées à la chaleur. La chaleur est le flux d’énergie thermique. Lorsque la chaleur entre dans notre corps, nous la percevons comme de la chaleur et lorsque la chaleur sort de notre corps, nous la ressentons comme du froid. Plus le taux de flux de chaleur est élevé, plus la sensation est chaude/froide. Les métaux étant de bons conducteurs thermiques permettent à la chaleur de circuler facilement et donc de se sentir plus froid.

Contexte conceptuel :

L’énergie thermique*, la température et la chaleur** sont des concepts liés et l’un est souvent confondu avec un autre. Une bonne compréhension de ces concepts aidera à comprendre cette question.

Énergie thermique : Selon la théorie cinétique de la matière, la matière est constituée d’un très grand nombre de particules appelées atomes/molécules. Ces atomes/molécules se déplacent dans l’espace, tournent et vibrent de façon aléatoire. De tels mouvements aléatoires impliquent une énergie cinétique. La somme totale des énergies cinétiques, associées aux mouvements aléatoires, de tous les atomes/molécules qui composent le système est appelée énergie thermique .

Température : Comme les atomes/molécules entrent en collision les uns avec les autres, il y a toujours un transfert d’énergie cinétique de l’un à l’autre. Certains se déplacent rapidement tandis que d’autres se déplacent lentement, etc. La vitesse, et donc l’énergie cinétique, de tout atome/molécule est une variable aléatoire qui change de manière imprévisible avec le temps. Cependant, on peut définir une valeur moyenne pour la vitesse. La température est liée à l’énergie cinétique moyenne associée à ces mouvements aléatoires. Elle peut être considérée comme une concentration d’énergie thermique. Là où l’énergie thermique est plus concentrée, la température est élevée et vice versa.

Chaleur : Lorsque la concentration d’énergie thermique diffère d’un point à un autre, il y a un flux d’énergie thermique des régions où elles sont plus concentrées (température plus élevée) vers les régions où elles sont moins concentrées (température basse). La chaleur est le flux d’énergie thermique. Le flux d’énergie thermique s’arrête lorsque la concentration d’énergie thermique (température) est homogénéisée. Lorsqu’un système atteint cet état, on dit qu’il a atteint l’équilibre thermique. Tant qu’il y aura une différence de température, il y aura un flux d’énergie thermique. Nos perceptions du chaud et du froid sont liées à la chaleur.