¿Por qué el rock o metal a menudo es frío al tacto pero la madera o el plástico no lo son?

Question

En una habitación a temperatura ambiente normal, ciertos materiales, como el metal, el vidrio, la cerámica o la roca, se sentirán fríos al tacto, pero otros, como la madera o el plástico, no tanto.

¿Qué propiedades físicas tienen en común estos materiales anteriores que causan que se sientan fríos al tacto pero que les falta a los otros? ¿El hecho de que la madera es porosa? Las piezas de plástico sólido aún no se enfrían/ sienten frías a pesar de que no son porosas. La mayoría de fuentes apuntan a la conductividad térmica, pero ¿cómo puede ser esa la única respuesta? La roca y materiales parecidos a la roca (como el vidrio y la cerámica) tienen una conductividad térmica muy pobre, mientras que el metal tiene una conductividad térmica muy alta.

Sé que porque las rocas tardan mucho tiempo en calentarse y enfriarse en un fuego, pero el metal no tarda mucho tiempo. ¿Qué propiedades físicas (pueden ser más de una) determinan si un material a temperatura ambiente será percibido como frío o no?

Answer 1

Lo que percibimos como un objeto que está "caliente / frío al tacto" está relacionado con la rapidez con la que se transfiere el calor del objeto a tu mano. En el caso de tocar un objeto con tu mano, las propiedades físicas que determinan la tasa de transferencia de calor son la conductividad térmica del objeto y la diferencia de temperatura entre el objeto y tu mano. Entonces, para un trozo de metal que está a temperatura ambiente, hay una diferencia de temperatura entre tu mano y el metal (tu mano está a temperatura corporal, que es significativamente más alta que la temperatura ambiente) y el metal tiene una alta conductividad térmica. Esto significa que cuando tu mano entra en contacto con el metal, el calor se transfiere rápidamente de tu mano al metal y lo percibes como "frío al tacto". Materiales como la roca o la madera pueden tener una conductividad térmica más baja que el metal, pero si todavía están a una temperatura más baja que tu mano, aún se percibirán como "fríos". Sin embargo, se percibirán menos fríos que el metal debido a la menor conductividad térmica (aunque puedan estar a la misma temperatura ). Aquí tienes una referencia más detallada que explica el concepto de transferencia de calor a nivel de secundaria: https://teaching.smp.uq.edu.au/fiveminutephysics/index.html#topic=PHYS1171-Physical-Basis-of-Biological-Systems&lecture=Heat-Transfer.

Answer 2

En una habitación a temperatura ambiente normal, ciertos materiales, como metal, vidrio, cerámica o roca, se sentirán fríos al tacto, pero otros, como madera o plástico, no tanto.

Cuando tocas algo que inicialmente está a temperatura ambiente, habrá transferencia de calor lejos de tu piel hacia el objeto porque la temperatura de tu piel es más alta que la temperatura ambiente. Qué tan "frío" sentirás cada objeto depende principalmente de la tasa de transferencia de calor de la piel, ya que determina qué tan rápido se enfría la piel (disminuye la temperatura). Eso, a su vez, dependerá de la conductividad térmica del material que se está tocando. La conductividad térmica de la roca y materiales similares a la roca (k = 0.92 W/m.K), cae entre los extremos del metal (203 W/m.K para el aluminio) y el plástico (promedio de alrededor de 0.25 W/m.K). También dependerá de qué área de la piel está en contacto con el objeto. El objeto se sentirá más frío en la piel del antebrazo (piel muy delgada) que en la almohadilla del dedo (piel más gruesa).

Otro factor importante a considerar es la capacidad calorífica del objeto. Si los objetos de diferente conductividad térmica son todos masivos en comparación con la piel, entonces solo la conductividad térmica determina la frescura. Sin embargo, si la capacidad calorífica en un objeto dado es baja en comparación con la piel, eso puede determinar la frescura relativa.

Por ejemplo, el papel de aluminio tiene alta conductividad térmica pero baja capacidad calorífica para el área tocada. Por lo tanto, el papel de aluminio a temperatura ambiente no se sentirá tan "frío" como un trozo de aluminio a temperatura ambiente. Incluso si tienen la misma conductividad térmica, la cantidad de energía térmica disponible del papel de aluminio, debido a que es tan delgado, es mucho menor y su temperatura subirá rápidamente a la de la piel. Por lo tanto, el papel de aluminio puede que ni siquiera se sienta tan frío como un trozo de roca, aunque su conductividad térmica sea mayor, porque su capacidad calorífica es tan baja.

Espero que esto ayude.