🔥 Почему металл проводит тепло лучше дерева?

В прошлом посте мы выяснили: металлическая ложка и деревянная доска могут иметь одинаковую температуру, но металл всё равно кажется холоднее.

Потому что он гораздо быстрее отводит тепло от нашей руки.

Но почему металл это делает лучше?

Для начала — что вообще происходит внутри вещества, когда по нему распространяется тепло?

Атомы в твёрдом теле не стоят совершенно неподвижно. Они постоянно колеблются.

Если нагреть один участок материала, там появляется дополнительная энергия. Благодаря взаимодействию между атомами эта энергия постепенно распространяется дальше.

Так тепло может передаваться и через дерево, и через стекло, и через металл.

Но металл получает дополнительное преимущество.

Свободные электроны.

В металлах часть электронов не принадлежит строго одному конкретному атому. Они способны перемещаться по материалу и тоже переносить энергию из более горячих областей в более холодные.

Получается, у металла есть очень эффективный дополнительный механизм переноса тепла.

И разница получается огромной.

Теплопроводность дерева может составлять около 0,1–0,2 Вт/(м·К).

Обычного стекла — примерно 1 Вт/(м·К).

Стали — уже десятки Вт/(м·К).

А меди — около 400 Вт/(м·К).

Поэтому стекло тоже кажется холоднее дерева, хотя свободных электронов, способных свободно бегать по всему материалу как в металле, у него нет.

Оно просто гораздо эффективнее дерева принимает и распространяет полученное от руки тепло.

Но здесь есть ещё одна хитрость.

То, насколько холодным нам кажется предмет, определяется не только его теплопроводностью.

Имеют значение его плотность, теплоёмкость и то, насколько быстро он способен принять тепло от нашей кожи.

Поэтому ощущение температуры материала — результат сразу нескольких физических свойств.

И вот здесь появляется второй вопрос.

Свободные электроны помогают металлу переносить тепло.

Но ведь именно движение электронов позволяет металлу проводить ещё и электрический ток.

Получается, электрическая и тепловая проводимость металлов связаны между собой?

Почему материалы, которые хорошо проводят электричество, часто так же хорошо проводят и тепло?