Articles

Dlaczego metale odczuwają zimno, nawet gdy są w temperaturze pokojowej?

Odpowiedź : To dlatego, że ciepło łatwiej przepływa przez metale.

Sugestia : Zagadka jest bardziej pouczająca, jeśli pytanie zostanie przeformułowane w następujący sposób:

„Kiedy stalowe łóżeczko (dobry przewodnik ciepła) i drewniane łóżeczko (słaby przewodnik metalu) są w tej samej temperaturze, dlaczego stalowe łóżeczko jest zimniejsze?”

Wyjaśnienie: Jest to powszechne błędne przekonanie, że nasze postrzeganie ciepła i zimna jest bezpośrednio związane z temperaturą lub różnicą temperatur pomiędzy naszym ciałem a obiektem. W rzeczywistości, jest to związane z ciepłem. Ciepło jest przepływem energii cieplnej. Kiedy ciepło wpływa do naszego ciała odbieramy je jako ciepło, a kiedy wypływa z naszego ciała odczuwamy je jako zimno. Wyższe tempo przepływu ciepła odczuwamy jako cieplejsze/chłodniejsze. Metale, będące dobrymi przewodnikami ciepła, pozwalają na łatwy przepływ ciepła i dlatego czujemy się zimniejsi.

Podstawa pojęciowa:

Energia cieplna*, temperatura i ciepło** są pojęciami powiązanymi i jedno z nich jest często mylone z drugim. Jasne zrozumienie tych pojęć pomoże zrozumieć to pytanie.

Energia termiczna: Zgodnie z kinetyczną teorią materii, materia jest zbudowana z bardzo dużej liczby cząstek zwanych atomami/molekułami. Te atomy/molekuły poruszają się w przestrzeni, obracają się i wibrują losowo. Z takimi przypadkowymi ruchami związana jest energia kinetyczna. Suma energii kinetycznych, związanych z przypadkowych ruchów, wszystkich atomów/molekuł, które tworzą system jest nazywany Energii Termicznej .

Temperatura : Ponieważ atomy/molekuły zderzają się ze sobą, nie zawsze jest transfer energii kinetycznej z jednego do drugiego. Niektóre z nich poruszają się szybko, podczas gdy inne poruszają się wolno itd. Prędkość, a co za tym idzie energia kinetyczna, każdego atomu/molekuły jest zmienną losową, która zmienia się nieprzewidywalnie w czasie. Można jednak określić średnią wartość prędkości. Temperatura jest związana z przeciętną energią kinetyczną związaną z takimi przypadkowymi ruchami. Można ją postrzegać jako koncentrację energii cieplnej. Tam gdzie energia termiczna jest bardziej skoncentrowana, temperatura jest wysoka i odwrotnie.

Ciepło: Kiedy koncentracja energii cieplnej różni się od jednego punktu do drugiego, następuje przepływ energii cieplnej z regionów, gdzie są one bardziej skoncentrowane (wyższa temperatura) do regionów, gdzie są one mniej skoncentrowane (niska temperatura). Ciepło jest przepływem energii cieplnej. Przepływ energii cieplnej ustaje, gdy koncentracja energii cieplnej (temperatura) jest ujednolicona. Kiedy system osiągnie ten stan, mówi się, że osiągnął Równowagę Termiczną. Dopóki istnieje różnica temperatur, dopóty będzie następował przepływ energii cieplnej. Nasze postrzeganie ciepła i zimna jest związane z ciepłem.