Thermische Eigenschaften der Werkstoffe
Berührt man eine Metallplatte und eine Holzplatte, die lange genug bei derselben Raumtemperatur (etwa 20 °C) gelegen haben, mit der Hand, fühlt sich das Metall kälter an. Was ist der Hauptgrund?
- AMetall hat eine viel größere spezifische Wärmekapazität als Holz und nimmt viel Wärme aus der Hand auf und speichert sie
- BMetall hat einen viel größeren Wärmeeindringkoeffizienten √(κρc) als Holz, sodass die Kontaktfläche nahe an der Temperatur des Metalls liegt
- CAuch bei Raumtemperatur gibt Metall an der Oberfläche leicht Wärme ab, sodass seine Oberfläche kälter ist als die des Holzes
Lösung und Erläuterung anzeigen
Lösung: B. Metall hat einen viel größeren Wärmeeindringkoeffizienten √(κρc) als Holz, sodass die Kontaktfläche nahe an der Temperatur des Metalls liegt
Die Temperatur der Kontaktfläche unmittelbar nach dem Berühren zweier Körper unterschiedlicher Temperatur ist der mit den Wärmeeindringkoeffizienten e = √(κρc) gewichtete Mittelwert. Metall hat eine mehrere hundertmal größere Wärmeleitfähigkeit als Holz und damit auch einen viel größeren Wärmeeindringkoeffizienten, sodass die Kontaktfläche auf etwa 20 °C nahe der Metalltemperatur abkühlt; der Haut wird schnell Wärme entzogen, und das Metall fühlt sich kalt an. Beim Holz bleibt die Kontaktfläche nahe an der Körpertemperatur. Die spezifische Wärmekapazität ist bei trockenem Holz (etwa 1,7 J/(g·K)) größer als bei Aluminium (etwa 0,9 J/(g·K)); sie kann den Unterschied also nicht erklären. Liegen beide lange genug bei derselben Raumtemperatur, haben beide Oberflächen nahezu Raumtemperatur, und es gibt keinen Unterschied.
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