Waarom voelen sommige materialen kouder aan dan anderen terwijl ze in dezelfde omgevingstemperatuur staan?

Question

Lees de 9 antwoorden op deze vraag en bekijk vele andere vragen over natuur- en scheikunde op Goeievraag.

 · Accepted Answer

Materiaaleigenschappen
Een aspect van de wereld om ons heen waar we met
de tastzin veel informatie over kunnen verkrijgen
zijn materiaaleigenschappen. Met de receptoren in
onze huid kunnen we iets te weten komen over de
ruwheid, indrukbaarheid, wrijving en warmtegeleiding
van materialen.
Koud en warm
Door middel van thermoreceptoren kunnen mensen
een schatting maken van de temperatuur van wat
ze aanraken. Maar er wordt ook verschil gevoeld in
‘koudheid’ van voorwerpen die dezelfde temperatuur
hebben. Hout van kamertemperatuur voelt
bijvoorbeeld meestal warmer aan dan metaal van
kamertemperatuur. Dit komt door verschillen in
contactweerstand tussen huid en materiaal en door
verschillen in de thermische materiaaleigenschappen
zoals warmtegeleiding en warmtecapaciteit. Samen
bepalen warmtegeleiding en warmtecapaciteit een
thermische tijdconstante, die een maat is voor het
tempo waarmee het materiaal warmte onttrekt aan
de huid. Hoe sneller het materiaal warmte onttrekt,
hoe kouder het aanvoelt. Onderzoek met kunstmatig
opgewekte warmteonttrekking heeft aangetoond
dat proefpersonen verschillen kunnen voelen in het
tempo van warmteonttrekking als deze minstens 43%
bedragen (Bergmann Tiest & Kappers, in druk).
Voorwerpen op kamertemperatuur zijn kouder dan
de huid en onttrekken warmte als ze aangeraakt
worden, maar bij voorwerpen die warmer zijn dan de
huid is de richting van de warmtestroom omgekeerd.
In dit geval is ook het gevoel van ‘koudheid’ omgekeerd:
materialen die bij kamertemperatuur kouder
aanvoelen, voelen bij bijvoorbeeld 40°C juist warmer
aan dan andere materialen van dezelfde temperatuur.
Bij 34°C ligt het omslagpunt, waarop er geen
verschil gevoeld kan worden tussen materialen op
basis van hun waargenomen ‘koudheid’ (Bergmann
Tiest & Kappers, 2006). Daarom is het van belang
om in acht te nemen wat de omstandigheden zijn
waarin voorwerpen gebruikt zullen worden, voordat
er gekozen wordt welke materiaaleigenschappen ze
moeten hebben.

 · Answer

Een stuk ijzer geleidt beter de warmte dan een stuk hout. Daarom zal een stuk ijzer van 20 graden celcius sneller warmte van je hand afvoeren dan een stuk hout van dezelfde temperatuur.

 · Answer

samenstelling!

 · Answer

Hoe beter een materiaal warmte geleidt (en dus je vingers kouder laat worden), hoe kouder het voelt. Iets wat 'lekker warm' voelt zoals wol geleidt warmte dus erg slecht, vandaar dat het ook als isolatie wordt gebruikt.

 · Answer

Antwoord op een vergelijkbare vraag over metaal:

"Metaal is altijd koud? Een roodgloeiend stuk metaal anders niet. :-) Maar ik begrijp je vraag: op een zelfde omgevingstemperatuur voelt metaal koeler aan dan bv hout. Ik denk dat je het antwoord zelf weet: warmte is bewegen en vibreren van atomen en elektronen. In metaal zitten atomen mooi geordend in een rooster, in hout helemaal niet, en in metaal zijn veel vrije (geleidings)elektronen. Maw warmte wordt in metaal makkelijk doorgegeven en getransporteerd. Neem maar eens een stuk ijzer vast, hou het in het open haard vuur, en je merkt vlug hoe warmte transporteert. Doe hetzelfde met een tak hout, en dat gebeurt helemaal niet. Hout wordt lokaal warm. Door deze snelle transport eigenschap van warmte, voelt metaal altijd koeler aan. Je neemt het vast met je hand, en je eigen lichaamswarmte wordt direct weg getransporteerd, waardoor het koeler aanvoelt."

 · Answer

Dit heeft te maken met de geleidbaarheid van materialen. Metaal bijvoorbeeld geleidt goed warmte. Als je met je vingers eraan voelt, word de warmte uit je vingers snel afgevoerd = afkoeling = koud aanvoelen.
Materiaal dat slecht warmte geleidt (kunstof bijvoorbeeld) voert slecht de warmte van je vinger af, daardoor voelt die veel minder koud aan. Omgekeerd werkt dit ook uiteraard. Als je een metalen lepel in een pan heet water zet, brand je je vingers eraan. Bij een houten lepel gebeurt dat niet.

 · Answer

Dit heeft temaken met de dichtheid en de kleur van de stof. De ene kleur absorbeert meer warmte dan de andere waardoor het anders aanvoelt.
Een hogere dichtheid van de stof zorgt ervoor dat de warmte moeilijker wordt opgenomen waardoor het kouder aanvoelt(er zijn meer deeltjes per oppervlak die opgewarmd moeten worden en dat kost meer energie).
schaduw in de ruimte kan natuurlijk ook nog verschil uitmaken.

 · Answer

Dat heeft met de geleidbaarheid te maken. Metalen hebben een zogenaamde "elektronenzee", waarbij de metaalatomen hun elektronen delen met hun buren. Bij bijvoorbeeld polymeren (plastics, maar ook de meeste "natuurlijke" materialen, zoals hout) zijn deze elektronen gebonden aan de bindingen tussen de atomen en kunnen ze dus niet vrij bewegen. Als je met je hand een materiaal aanraakt voel je hoe sterk dat materiaal de warmte van je hand kan transporteren. Dus een materiaal dat snel zijn elektronen kan verplaatsen kan ook snel de warmte van je hand verplaatsen en voelt daarom koud aan. En andersom geldt dat dus ook: een materiaal waarbij de elektronen gebonden zitten kan de warmte slecht afvoeren en zal dus warm aanvoelen. Overigens hangt dit ook sterk samen met de electrische geleidbaarheid, een metaal geleidt over het algemeen stroom (=elektronen) goed en een polymeer niet.

 · Answer

Metalen zijn goede warmte-geleiders, hout is dat niet (we noemen dat een isolator)
Als je met je warme hand een metalen stok vastpakt, wordt je handwarmte direct weggeleid.
Bij eenzelfde stok van hout wordt je handwarmte niet/nauwelijks weggeleid. Je voelt dan je eigen handwarmte. Dat is bij metaal niet zo dus vandaar dat metalen koel(er) aanvoelen dan hout of algemener: een geleider voelt koeler aan dan een isolator (met alle overige factoren constant/gelijk)

mvg

Natuurkundeleraar

Waarom voelen sommige materialen kouder aan dan anderen terwijl ze in dezelfde omgevingstemperatuur staan?

Het beste antwoord

Andere antwoorden (8)

Bekijk alle vragen in deze categorieën: