Tengo varios térmica tazas, dos de ellos por la misma marca, tienen el mismo aspecto, forma y tamaño, excepto que es de acero (interior y exterior) y el otro, de plástico. Ambos tienen una capa aislante de aire o de vacío.
No necesito un termómetro para decirme que el acero es mucho mejor mantener los líquidos en frío/caliente de la plástica. Con agua cerca de 90°C en el interior de las tazas, puedo sentir el calor colocando mi mano en el acero de una (misma como un termo), mientras que el plástico que uno se siente casi como el fuego.
Sin embargo aceros conduce el calor mucho mejor que los de plástico (aproximadamente un orden de magnitud mayor conductividad térmica). Por lo tanto, la intuición me dice que una taza metálica debe ser menos eficiente que uno de plástico para mantener las cosas en frío/caliente, pero a la inversa parece cierto!
Lo que me estoy perdiendo?
Voy a añadir imágenes de las dos tazas. En el transparente, podemos ver en el aislamiento de la brecha. Creo que es un recinto cerrado de volumen por lo que no debería ser de cualquier transferencia de aire entre ésta y el entorno.
Aquí tenemos otra imagen:
OK, hasta ahora las dos respuestas dadas mencionar dos razones diferentes. Uno es que no puede ser de aire entre las 2 superficies de plástico en el transparente de la taza, y el vacío en el acero. El aire tiene una conductividad térmica de alrededor de $3\times 10^{-2}\,\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{Km}}$, por lo que la conductancia térmica debe ser de alrededor de $3\times 10^{-2}\,\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{Km}} \times \text{surface area} / (5\times10^{-3} \mathrm{m})$ por un espacio de aire de $5\,\mathrm{mm}$. Por lo $6A\,\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{Km^2}}$.
Para la radiación, $P=A\sigma\varepsilon(T^4-T_\text{room}^4) \approx A\varepsilon\, 462\,\mathrm{W}/\mathrm{m}^2$. Que el acero no pulido, por lo que su emisividad es, probablemente, no sean tan bajos como 0.1, pero vamos a tomar como cero para la simplicidad. Y 1 para plástico, para obtener órdenes de magnitud. Parece que la radiación podría jugar el papel más importante (la respuesta debe ejecutar los números!) a altas temperaturas. Pero a menores diferencias de temperatura (cuando el líquido en parte, ha enfriado), la conducción puede jugar el papel más importante.
Por lo tanto, el uso de números para una diferencia de temperatura de 80C, las pérdidas por radiación son alrededor de 460 W/m^2, mientras que la conducción a través del aire alrededor de 480 W/m^2. En los comentarios, me han dicho que la convección del aire también debe transferir más calor, por lo tanto llego a la conclusión de que incluso en "altas" temperaturas, la conducción a través del aire podría jugar el papel más importante. A diferencias de temperatura por debajo de 60 ° C, el papel de la radiación debería bajar más rápido que el de la conducción, debido a la 4ª potencia de la dependencia de la temperatura.
Se me nota que me tomó el aire de la conductividad térmica a 1 atm. Si el aire tiene una presión inferior supongo que la conductividad térmica será menor y en caso de que la radiación puede jugar el papel más importante en las temperaturas altas.
