Metall - einzigartiges Material, das die Eigenschaft hat, die Temperatur bei Kontakt mit der Umgebung schnell zu ändern. Wenn die Außentemperatur unter den Gefrierpunkt fällt, beginnt das Metall kalt zu erscheinen, selbst wenn seine tatsächliche Temperatur gleich bleibt.
Dieses Phänomen ist auf die Eigenschaften der Wärmeleitfähigkeit und der Wärmekapazität zurückzuführen, die Metalle besitzen. Wärmeleitfähigkeit - dies ist die Fähigkeit des Materials, Wärme schnell zu verbreiten. Metalle haben eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit, so dass sie bei Frost schnell Wärme von unserer Haut ableiten.
Außerdem haben Metalle eine hohe Wärmekapazität. das heißt, die Fähigkeit, große Mengen an Wärme zu speichern. Dies bedeutet, dass Metalle lange Zeit Wärme ansammeln können, damit wir sie auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen kühl fühlen können.
Warum fühlen sich Metallgegenstände bei Frost kälter an?
Wenn wir Metallgegenstände in der Kälte berühren, empfinden wir sie als kalt. Dies liegt an der unterschiedlichen Wärmeübertragung zwischen der Haut unseres Körpers und dem Metall.
Metall ist ein guter Kühlkörper, was bedeutet, dass es in der Lage ist, Wärme schnell von unserem Körper abzuleiten. Wenn wir das kalte Metall berühren, «nimmt» es Wärme von unserer Haut ab und erzeugt ein Gefühl von Kälte.
Die menschliche Haut hingegen ist ein schlechter Wärmeleiter. Die Wärme kann nicht schnell überlaufen, wenn wir also kaltes Metall berühren, erzeugt der Unterschied in der Wärmeübertragung zwischen der Haut und dem Metall ein Kältegefühl.
Es ist auch erwähnenswert, dass sich das Metall selbst bei Raumtemperatur kühl anfühlt. Dies liegt daran, dass das Metall Wärme sehr gut leitet und die Wärme von unserem Körper schnell zu einem Metallgegenstand übertragen wird, was zu einer Abkühlung führt.
Im Allgemeinen führt diese Wechselwirkung zwischen verschiedenen Wärmeübertragungen zwischen Haut und Metall zu einem Kälteerlebnis, wenn Sie Metallgegenstände in der Kälte berühren.
Wärmeleitfähigkeit
Metalle wie Eisen, Aluminium und Kupfer haben eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit. Wenn wir einen metallischen Gegenstand in der Kälte berühren, nimmt er Wärme von unserer Haut ab und überträgt sie an sich selbst, wodurch die Temperatur unserer Haut schnell sinkt.
Neben der hohen Wärmeleitfähigkeit sind Metalle in der Lage, sich schnell und effizient an die Umgebungstemperatur anzupassen. Dies bedeutet, dass Metallgegenstände nicht lange brauchen, um die Umgebungstemperatur bei Frost zu erreichen.
Auf diese Weise nehmen unsere Hände und unsere Haut das Kältegefühl von metallischen Gegenständen wahr, da die Metalle effektiv Wärme von unserer Haut aufnehmen und ihre Temperatur schnell senken.
Reflexion der Infrarotstrahlung
Metallgegenstände erscheinen aufgrund der Eigenschaften ihrer Oberfläche und der Fähigkeit, Infrarotstrahlung zu reflektieren, im Frost kälter.
Infrarotstrahlung sind elektromagnetische Wellen, die Wärme übertragen. Wenn wir einen metallischen Gegenstand in der Kälte berühren, erhöht sich unsere Wärmeableitung, da das Metall ein guter Wärmeleiter ist. Das wird von uns als Kältegefühl wahrgenommen.
Der Hauptfaktor, der Metalloberflächen bei Frost kälter macht, ist jedoch ihre Fähigkeit, Infrarotstrahlung zu reflektieren. Metalle haben ein hohes Reflexionsvermögen, dh sie reflektieren den größten Teil der auf sie fallenden Strahlung.
Bei Frost kühlt sich die Umgebung ab und ihre Temperatur wird niedriger als die unseres Körpers. Wenn wir die Metalloberfläche berühren, fängt sie an, unsere Wärme zurück zu uns zu reflektieren und reduziert unsere eigene Wärmeableitung. Dies erzeugt die Illusion von Kälte, weil wir das Gefühl haben, dass unsere Wärme von uns weggeht.
Daher erscheinen Metallgegenstände im Frost aufgrund der erhöhten Wärmeübertragung durch sie und der Fähigkeit, Infrarotstrahlung abzuwehren, kälter, was das Gefühl verursacht, dass unsere Wärme schneller von uns weggeht.
Wärmeleitfähigkeit
Wärmeleitfähigkeit ist die Fähigkeit einer Substanz, Wärme zu übertragen. Metalle haben aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften ihrer kristallinen Struktur sowie der Anwesenheit von frei beweglichen geladenen Teilchen - Elektronen - eine hohe Wärmeleitfähigkeit.
Wenn wir einen Metallgegenstand in der Kälte berühren, erwärmen unsere Hände ihn. Die Wärme, die von unserer Haut übertragen wird, breitet sich über die gesamte Oberfläche des Objekts aus und bewegt sich schnell von einem Teil zum anderen. Infolgedessen fühlt sich das Metall kalt an, da es Wärme von unserem Körper in die Umwelt ableitet.
Dies unterscheidet Metallgegenstände von Materialien wie Holz oder Kunststoff, bei denen die Wärmeleitfähigkeit deutlich geringer ist. Infolgedessen erscheinen Gegenstände aus diesen Materialien selbst bei niedrigen Temperaturen nicht so kalt.
Daher ist die hohe Wärmeleitfähigkeit von Metallen einer der Gründe, warum sie bei Berührung mit der Haut bei niedrigen Temperaturen kalt erscheinen.
Erhöhung der Wärmeableitungsgeschwindigkeit
Metallische Gegenstände in einer porösen oder scharfen Oberfläche haben viele mikroskopische Vertiefungen und Vorsprünge, die die Kontaktfläche mit umgebenden Objekten oder Körpern erhöhen. Eine große Kontaktfläche erhöht die Menge an Wärme, die das Metall aufnehmen und abführen kann, was beim Berühren ein Kältegefühl erzeugt.
Darüber hinaus leitet die metallische Oberfläche bei Berührung mit dem Körper Wärme durch einen Konvektionsprozess schnell ab. Konvektion ist die Übertragung von Wärme durch die Bewegung einer Flüssigkeit oder eines Gases. Die Metalloberfläche leitet Wärme ab, da sie sich schnell erwärmt und die Umgebungsluft erwärmt. Die warme Luft steigt auf und die kalte Luft sinkt ab und erzeugt eine Bewegung der Luftmassen. Dies ermöglicht einen effizienteren Wärmeaustausch und eine schnellere Abkühlung der Metalloberfläche.
Dadurch erscheinen Metallgegenstände in der Kälte aufgrund ihrer Fähigkeit, Wärme effizient abzuleiten, durch Erhöhung der Kontaktfläche mit umgebenden Objekten oder Körpern sowie durch die Verwendung eines Konvektionsprozesses für eine beschleunigte Wärmeableitung kalt.
Kontakt mit kalter Luft
Darüber hinaus hat das Metall eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was bedeutet, dass es in der Lage ist, Wärme schnell zu leiten. Wenn wir also die Metalloberfläche bei Frost berühren, nimmt sie schnell Wärme von unserer Haut ab und verstärkt das Kältegefühl. Außerdem haben Stahl und andere Metalle eine geringe Wärmekapazität, was bedeutet, dass sie sich schnell erwärmen und kühlen können.
Im Vergleich dazu haben nicht-metallische Oberflächen wie Kunststoff oder Holz eine geringere Wärmeleitfähigkeit und eine geringere Wärmeableitungsrate, was bedeutet, dass sie sich selbst bei niedrigen Temperaturen wärmer anfühlen können. Daher erscheinen uns Metallgegenstände in der Kälte kälter.
