Toplotna prevodnost stekla


    Kovina je na občutek hladna, ker je (navadno tudi dober toplotni) prevodnik in ob dotiku odvaja toploto z mesta dotika. Zakaj pa je ravno tako hladno steklo, ki je izolator?

    Občutek lahko tudi vara! Toplotna prevodnost kovin pri sobni temperaturi je nekje med 40 in 400 W/mK (železo 80 W/mK, zlato 317 W/mK). Izolatorji imajo ponavadi toplotno prevodnost okrog 1 W/mK (steklo 0.81 W/mK).

    Za občutek topline ali hladu, ki nam ga daje poljubni predmet ob dotiku, je v ravno tolikšni meri kot toplotna prevodnost materiala, iz katerega je narejen predmet, odločilen tudi stik med predmetom in našo kožo. Primerjajmo na primer občutek, ki nam ga dajeta dva kosa papirja, pri čemer je eden izmed njiju gladek, drugi nasprotno kosmat. Nedvomno nam kosmat papir vzbudi večji občutek topline. Zakaj? Med vlakna kosmatega papirja je ujet zrak, ki je dober izolator, tako da se efektivna toplotna prevodnost takega papirja v primerjavi z gladkim zmanjša.

    Ključnega pomena za razjasnitev zastavljenega vprašanja je tudi odgovor na dilemo, glede na kaj naš čutni aparat določi občutek hladu ali toplote, ki ga vzbudi stik s predmetom. Najverjetneje je to kar temperatura, ki jo ima vrh prsta po stiku, ali še verjetneje sprememba temperature, ki jo ima konica prsta pred stikom, to je, ko jo obliva le zrak, in pa po stiku. Če je konica prsta toplejša kot pred stikom, nas preveva občutek toplote, obratno pa nas zazebe, če se temperatura zmanjša. Primerjamo torej temperaturo, ki jo vzdržuje na naši koži okolišnji zrak in pa tisto, ki jo ima koža po stiku z drugim predmetom. Ker je zrak plin, je obravnava toplotnih tokov veliko težavnejša kot v primeru trdnin, saj v vsej svoji moči nastopi konvekcija in z njo cela množica težav. Zaradi tega se tu zadovoljimo le z ugotovitvijo, da za našo obravnavo ne velja klasična delitev snovi na toplotne prevodnike (kovine s toplotno prevodnostjo med 40 in 400 W/mK) in izolatorje s toplotno prevodnostjo okoli 1 W/mK, pač pa pade pri nas meja med “prevodniki”, mrzlimi na otip, in “izolatorji”, ki so na otip topli, nekje med klasične toplotne izolatorje. Ta meja je zabrisana, saj je kot že rečeno, izredno pomemben tudi stik med prstom in materialom.

    Omenimo še, da mehanizma toplotne prevodnosti vseh trdnih snovi še ne razumemo popolnoma, a verjamemo, da precejšen delež toplotne prevodnosti povzroči prav gibanje prostih elektronov.

    Za kovine velja po Wiedemann-Franz-Lorenzovem pravilu približna zveza:

    toplotna prevodnost = konstanta * električna prevodnost * temperatura

    (Jure Zupan)

    PUSTITE KOMENTAR

    Vpiši svoj komentar!
    Prosimo vpišite svoje ime

    This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.