迷你世界Laplace 图版 31 — 冷热

图版 31 · 物质

为什么金属摸起来更凉

在同一个房间里放了一夜的铁勺和木勺,温度完全一样。可摸上去,铁勺凉,木勺暖。手感觉到的不是东西的温度,而是热量从手上流走得有多快。

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一样的温度

用温度计量一量:桌上的铜块、钢块、石块、玻璃、木块和泡沫,都是室温,比如 20°C。它们放在一起很久了,早就一样温了。

可是把手放上去,每一块的感觉都不一样。

六块材料 · 都是 20°C

02

热量从手上流走

你的手大约是 33°C,比这些东西暖。一碰到它们,热量就从手流向它们。

铜传热极快,又要吸收很多热量才会变暖,所以表面一直凉凉的,不停地带走手上的热。木头传热慢,手很快就把它的表面焐暖了。泡沫几乎不用吸多少热就会变暖,所以摸起来最暖。

颜色:温度 · 红色暖,蓝色凉

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皮肤感到的温度

手和东西接触的那一层,温度会马上落在两者之间。它更靠近谁,取决于谁能更快地吸走或送出热量。科学家把这种本领叫作“热渗透率”。

按这个算,手放在 20°C 的木块上,接触面约为 30°C;放在钢块上约 22°C;放在铜块上只有 20.4°C,几乎和铜一样凉。泡沫则有将近 33°C,摸起来几乎是暖的。

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反过来也一样

就算太阳下的铁滑梯和木椅晒得一样烫,铁滑梯摸起来也烫得多,道理相同:铁能飞快地把热量送进你的手。所以锅柄常用木头或塑料:热量顺着它传得慢,传到的那点热也不会一下子涌进手里。

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你来试试

选一种材料,调节它的温度,看手碰上去时,皮肤感到的接触温度是多少;看看温度的变化往材料里传了多深。

试一试都是 0°C,摸铜和摸木头,皮肤各感到多少度?

模型省略了什么

接触温度用的是两个半无限大物体刚一接触时的公式;时间一长,手和物体都会慢慢变暖或变凉。真实的接触还和表面是否光滑、手上有没有汗有关。各种材料的导热数据取的是常见的约数,同一种材料也会有差别。手被当作一块均匀的皮肤,没有考虑血液流动。

一个常见的误解

金属并不比木头“更冷”,也不是金属会“放出冷气”。在同一个房间里,它们的温度一样;感觉不同,是因为金属把你手上的热量带走得更快。“冷”并不是一种能流动的东西,流动的只有热量。

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