Metal često deluje hladnije od drveta i kada su oba predmeta na istoj sobnoj temperaturi, zato što pri dodiru brže odvodi toplotu iz vaše kože. Prst se tada brže hladi, pa osećaj tumačimo kao „hladniji predmet“. Osećaj je stvaran, ali ne dokazuje da metal i drvo imaju različitu temperaturu.
Ista temperatura, različit osećaj
Zamislite čeličnu i drvenu kašiku koje su celu noć stajale jedna pored druge u istoj prostoriji, daleko od sunca i grejanja. Posle dovoljno vremena obe će približno poprimiti temperaturu okoline. Ako ih naizmenično dodirnete, metalna će verovatno delovati hladnije. Ne treba zaključiti da je čelik tokom noći „prikupio više hladnoće“. Hladnoća nije nešto što materijal skladišti pa predaje prstu; pri dodiru se energija prenosi između toplije i hladnije površine.
Koža šake je u uobičajenim uslovima toplija od predmeta na sobnoj temperaturi. Kada dodirnete kašiku, toplota teče iz kože ka njoj. Čelik energiju brzo prenosi od mesta dodira u ostatak predmeta, pa površina pod prstom može duže da prima toplotu. Drvo je znatno slabiji provodnik. Njegov tanak površinski sloj se na dodir lakše zagreje, a toplota sporije odlazi dublje u materijal. Zato se prst uz drvo ne hladi istom brzinom.
Šta zapravo registruje naša koža?
Dodir nije precizan termometar za temperaturu predmeta. Nervni završeci u koži reaguju na ono što se dešava s temperaturom same kože. Ako se ona brzo menja, osećaj može biti jak. Ako je promena sporija, isti predmet po temperaturi može delovati prijatnije. Univerzitet Ilinois u svom objašnjenju naglašava da prst brzo gubi toplotu kada dotakne hladniji metal, dok drvo i plastika toplotu prenose sporije.
U tome je korisna razlika između dve rečenice: „metal mi je hladan na dodir“ i „metal ima nižu temperaturu od drveta“. Prva opisuje opažaj i može biti tačna. Druga je tvrdnja o merenju i traži termometar ili drugi odgovarajući instrument. Ako su predmeti stajali u različitim uslovima, njihova temperatura zaista može biti različita; tada samo poređenje prstima nije dovoljno da odvojimo uticaj temperature od uticaja materijala.
Da li je objašnjenje samo u provodljivosti?
Toplotna provodljivost je važan deo priče, ali neposredan osećaj pri dodiru zavisi i od toga koliko materijal može da primi energije u površinskom sloju dok se dodir odvija. U fizici se za taj spoj provodljivosti, gustine i toplotnog kapaciteta koristi pojam toplotna efuzivnost. Materijal veće efuzivnosti može pri kratkom dodiru brže da razmenjuje toplotu s kožom. Objašnjenje Univerziteta Perdju upravo zato upozorava da nije dovoljno pogledati samo jednu osobinu materijala.
Za svakodnevnu upotrebu ne morate računati efuzivnost. Dovoljno je zapamtiti da osećaj zavisi od brzine razmene toplote, a ne samo od broja koji bi termometar pokazao. Oblik i debljina predmeta, površina dodira i to koliko dugo ga držite takođe menjaju iskustvo. Tanka metalna folija i masivna čelična kvaka nisu ista situacija, iako su obe napravljene od metala.
Zašto vreo metal deluje još toplije?
Isti princip radi u suprotnom smeru. Ako je metal topliji od kože, toplota može brzo da pređe u prst, pa metal deluje izrazito vruće. Zbog toga osećaj „metal je uvek hladniji“ važi samo za poređenje predmeta hladnijih od kože. Drvena i metalna drška koje su stajale pored izvora toplote mogu biti podjednako zagrejane, ali metalna može mnogo brže da prenese energiju u ruku.
Nemojte proveravati ovu tvrdnju dodirom nepoznato toplih predmeta. Kvake na suncu, metalno posuđe i površine uz grejno telo mogu biti dovoljno vreli da opeku. I obrnuto, vrlo hladan metal napolju nije bezopasan samo zato što se ovde govori o „osećaju“. Ovaj članak objašnjava zašto se dva bezbedna predmeta mogu različito osećati; ne služi za procenu temperature opasnih površina prstima.
Jednostavna provera kod kuće
Za bezbedan mali ogled uzmite metalnu i drvenu kašiku koje nisu korišćene za vruću hranu i ostavite ih neko vreme jednu pored druge u istoj sobi, van direktnog sunca. Dodirnite ih kratko nadlanicom ili vrhom prsta. Ako vam metal deluje hladnije, zabeležite opažaj. Zatim se zapitajte šta zapravo znate: da li ste merili temperaturu ili brzinu kojom vam se koža ohladila? Bez merenja ne možete dokazati da je temperatura različita.
Ogled je najjasniji kada su predmeti u istom okruženju. Ako je jedna kašika bila na prozorskoj dasci, a druga uz radijator, poređenje više ne ispituje samo razliku između materijala. Slično tome, metalna kvaka na osunčanim vratima može zaista biti toplija od drvene površine u hladu. Senzacija i stvarna temperatura tada se menjaju zajedno.
Gde još srećemo isti princip?
Keramičke pločice često deluju hladnije od tepiha u istoj sobi. Pločica može brže da primi toplotu iz stopala, dok tepih sadrži vazduh među vlaknima i usporava razmenu. Zato pod koji deluje hladnije ne mora automatski imati nižu temperaturu. Sličan oprez važi za kamen, staklo, plastiku i druge materijale: poređenje osećaja nije zamena za merenje.
Temperatura površine važna je i u sasvim drugoj pojavi, nastanku inja. Tamo se vodena para iz vazduha pretvara u led na dovoljno hladnoj površini; kod kašika govorimo o prenosu toplote pri dodiru. Zajednička pouka je da pogled ili dodir otkrivaju deo priče, dok za pouzdan zaključak treba znati uslove u kojima se pojava dešava.
Najkraće: metalna kašika ne mora biti hladnija od drvene. Kada su obe na istoj temperaturi, metal obično brže odnosi toplotu iz prsta, pa se prst brže hladi. Ako želite da saznate temperaturu, izmerite je; ako želite da razumete osećaj, pratite kuda i koliko brzo toplota prelazi.
Izvori
- University of Illinois Physics Van — Why do metals feel cold or hot to the touch?
- Purdue University — Three ways to move energy
Naslovna slika je originalna generisana ilustracija metalne i drvene kašike; nije fotografija ogleda opisanog u tekstu.
