Gå in i ett rum där du hittar en stålstång och en träpinne, rör vid båda och du kommer att upptäcka att stålstången känns kallare. Vid första rodnaden är detta ingen mening eftersom både stången och stickan är i samma rum, så de måste ha samma temperatur. Men ta hänsyn till de två materialens värmeledningsförmåga, och fenomenet verkar inte lika mystiskt. Stål leder värme ur dina fingrar cirka 500 gånger snabbare än trä. Förresten, om du ställer ribban och sticker i solen märker du att stålet snabbt blir för varmt att röra medan träet inte gör det. Skillnaden i deras värmeledningsförmåga är återigen ansvarig.
Stål har en värmeledningsförmåga på 50,2 W/mK medan den för trä inte är mer än 0,12 W/mK. Det är därför stål känns kallare än trä vid samma temperatur.
Fingrar tolkar värmeförlust som kyla
När du rör ett föremål som har en lägre temperatur än dina fingrar, känns föremålet kallt eftersom värme går genom dina fingrar in i föremålet, inte för att kyla kommer in i din kropp. Energiflödet är alltid från det varmare objektet till det kallare. Detta gäller även för luftkonditioneringsapparater. De tillför inte kall luft. Istället drar de värme ur luften som cirkulerar runt evaporationsslingorna. Ju högre värmeöverföringshastighet, desto kallare känns ett föremål.
Varje material har en karakteristisk värmeledningsförmåga
Molekylerna i ett material vid en hög temperatur har mer kinetisk energi än de i ett material vid en låg temperatur, och när materialen berörs förlorar kroppen vid den högre temperaturen energi i form av värme. Detta kallas termisk konduktans, och hastigheten med vilken det sker är proportionell mot tvärsnittsarea och temperaturskillnad och omvänt proportionell mot materialtjocklek. Den är också proportionell mot en konstant som kallas termisk konduktivitet (k), som är karakteristisk för varje material.
Forskare har mätte och tabellerade värmeledningsförmågan för de flesta vardagliga material. I MKS-mätsystemet uttrycks de i watt/meter-grad Kelvin (W/mK). Du kan också hitta dem uttryckta i andra enheter, till exempel Btu/(hr⋅ft2⋅F) (brittiska termiska enheter/timme-fot-grad Fahrenheit).
Värmeledningsförmåga är relaterad till elektrisk ledningsförmåga. De flesta material som leder värme bra leder också el lika bra, och värmeisolatorer är också bra elektriska isolatorer. Undantaget är diamant, som har en högre värmeledningsförmåga än någon annan metall men på grund av sin täta gitterstruktur inte leder elektricitet.
Värmeledningsförmåga av stål och trä
Stålets värmeledningsförmåga är 50,2 W/mK och för trä mellan 0,12 och 0,04 W/mK, beroende på träslag, samt dess densitet och fukthalt. Även den mest värmeledande trästaven överför värme cirka 500 gånger långsammare än stål. Denna långsamma värmeöverföringshastighet gör trä till en bra värmeisolator, precis där uppe med isolerande tegel och jämförbar med stenulls- och glasfiberisolering.
