Por que o metal parece ser mais frio que a madeira

Tocar em materiais diferentes pode causar sensações térmicas diferentes, mesmo quando esses objetos estão na mesma temperatura. Imagine, por exemplo, colocar a mão em uma árvore e em uma coluna de ferro, ambas expostas exatamente às mesmas condições. Você sentirá o metal mais frio.

Isto acontece devido condutividade térmicaque define como o calor é transferido entre os materiais e a nossa pele.

Um vídeo publicado em 2012 no canal Veritasium mostra como a sensação térmica não está diretamente relacionada à temperatura real dos objetos, mas sim à velocidade com que o calor é transferido.

No vídeo, o divulgador científico australiano Derek Muller explica que quando tocamos um material, o que realmente sentimos é a rapidez com que o calor é conduzido para ou para longe da nossa pele. “Por exemplo, ao tocar um disco rígido de alumínio e um livro, ambos na mesma temperatura, o disco rígido fica mais frio. Isso porque o alumínio é um excelente condutor de calor, transferindo energia térmica rapidamente para a nossa mão.”

O fenômeno também é caracterizado de forma oposta. Quando dois materiais estão mais quentes que o nosso corpo, o metal parece estar mais quente, mesmo que ambos os objetos tenham a mesma temperatura.

Esse efeito pode ser observado, por exemplo, ao retirar um bolo do forno. Embora esteja quente, a forma ficará mais quente ao toque porque o metal conduz o calor com mais eficiência.

O vídeo mostra uma experiência com um bloco de alumínio e um bloco de plástico, ambos com um cubo de gelo. Esperava-se que o bloco de alumínio, por parecer mais frio, mantivesse o gelo sólido por mais tempo. No entanto, o gelo no bloco de alumínio derreteu mais rapidamente. Justamente porque o metal conduz o calor para o gelo com muito mais eficiência do que o plástico, acelerando o derretimento do cubo.

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E o que torna o metal um bom condutor de calor? A resposta está em sua estrutura atômica. Nos metais, os átomos estão dispostos de forma mais densa do que em materiais como madeira ou plástico, o que facilita a transferência de calor. Quando um metal absorve energia térmica, seus átomos começam a vibrar e a transferir essa energia para os átomos vizinhos, espalhando rapidamente o calor por todo o material.

Além disso, os metais possuem elétrons livres, partículas que se movem livremente dentro deles. Esses elétrons podem absorver energia térmica e se mover muito rapidamente, transferindo essa energia para os átomos e acelerando ainda mais a condução de calor.

É este processo que torna a condução térmica muito mais eficiente em metais do que em materiais não metálicos, como madeira ou plástico.

A madeira, por exemplo, é composta por uma mistura de substâncias como celulose e lignina, que não promovem a condução térmica. Quando o calor é aplicado à madeira, ele se dispersa à medida que as partículas encontram diferentes substâncias e se espalham, resultando em uma transferência de calor mais lenta.

O plástico, embora mais denso que a madeira, não tem a mesma eficiência dos metais devido à falta de elétrons livres, o que faz com que sua condução térmica seja lenta.