¿Por qué el papel del congelador no se siente frío?
Mismo -18°C, pero el metal duele y el papel se siente suave. La mano no siente la temperatura sino la velocidad a la que escapa el calor: la conductividad térmica.
Saca un cuenco de metal y una bolsa de papel del congelador al mismo tiempo.
Toca el metal. Tu mano se entumece de frío. Luego toca el papel. Casi no sientes frío. Ambos estaban a -18°C.
¿Si tienen la misma temperatura, por qué no se sienten igual de fríos?
La respuesta común: "el papel es aislante" o "el metal es frío por naturaleza". Parcialmente cierto. Pero la esencia está en otro lugar.
Lo que nuestras manos sienten no es la temperatura misma.
Tu mano mide no la temperatura, sino la velocidad a la que el calor escapa de tu piel.
Tu mano está a unos 33°C. Los objetos en el congelador están todos a -18°C. En el momento que tu mano toca un objeto, el calor fluye de tu mano hacia el objeto. La intensidad del "frío" que sientes es proporcional a esa velocidad de flujo.
La velocidad de flujo la determina la conductividad térmica (thermal conductivity): Cobre 401 Aluminio 237 Acero inoxidable 16 Vidrio 1.0 Plástico 0.2 Papel 0.05 Aire 0.025 (en W/m·K · más rápido hacia arriba)
El metal tiene muchos electrones libres que conducen el calor rápido. El calor se vierte de la mano al metal. Por eso la mano siente frío intenso.
El papel es celulosa con pequeñas bolsas de aire. El aire es casi aislante. El flujo de calor de mano a papel es muy lento. Por eso la mano apenas siente frío.
Mismo -18°C, pero la velocidad de pérdida de calor de tu mano difiere por unos 4,700x (237 vs 0.05). Entonces "sentir frío" significa "el calor escapa rápido", no la temperatura misma.
El diagrama de abajo muestra una mano y un objeto a -18°C (metal/vidrio/plástico/papel/hielo). Al cambiar el material, la flecha de flujo de calor de la mano al objeto cambia de grosor y velocidad, y la mano cambia de color. Las barras inferiores comparan la conductividad térmica de cinco materiales. Avanza por los pasos para ver por qué objetos al mismo -18°C se sienten distintos de fríos.
Esquema del frío al contacto — grosor/velocidad de flecha = conductividad térmica (mismo -18°C, distinta pérdida).
[Manija metálica vs de madera en invierno] Misma temperatura exterior, pero el metal duele y la madera se siente suave. El metal no es más frío. Extrae calor de tu mano más rápido.
[Calcetines de lana vs pies descalzos en azulejos] Los azulejos no son más fríos que la lana. Conducen calor lejos de tus pies más rápido. La lana atrapa bolsas de aire para aislamiento.
[Aire de sauna 100°C vs agua hirviendo 100°C] Misma temperatura, pero sobrevives al sauna y el agua quema al instante. El agua conduce calor unas 25x más rápido que el aire a tu piel.
[Hipotermia] Aire a 4°C vs agua a 4°C. Sobrevives horas en aire, minutos en agua. Mayor conductividad significa pérdida de calor más rápida significa peligro más rápido.
[Palito de madera de helado] Agarras una golosina congelada por el palito cómodamente. La madera es aislante (0.13 W/m·K). Un palito de metal congelaría tus dedos.
[Funda de aluminio del móvil en invierno] Se siente helada al sacarla del bolsillo. El aluminio tiene alta conductividad. La temperatura real es la misma que dentro del bolsillo.