금속은 원래 차가운 물질입니까? 항상 차갑던데...

Question

금속은 원래 차가운 물질입니까? 항상 차갑던데... 이거 성질이 그런건지 아니면 어떤 특성이 있어서 그런건지 궁금합니다. 뭘까요??

Answer 1

안녕하세요.

금속이 원래 차가운 물질인 것은 아니지만, 보통 금속을 만졌을 때 차갑다고 느끼는 이유는 금속의 열전도율이 매우 높기 때문입니다. 즉 금속 자체가 온도가 낮아서 차갑게 느껴지는 것이 아니라, 금속에 접촉하는 손의 열을 매우 빠르게 빼앗기 때문에 차갑게 느껴지는 것입니다. 사람의 피부 온도는 보통 약 33~35 °C 정도이다보니 우리가 어떤 물체를 만질 때 그 물체의 온도가 피부보다 낮으면 피부의 열이 물체로 이동하게 됩니다. 이때 열이 얼마나 빠르게 이동하느냐가 감각을 결정하는데요, 열이 빠르게 빠져나가면 우리는 강한 차가움을 느끼고, 열 이동이 느리면 같은 온도라도 덜 차갑게 느끼게 됩니다. 이는 열전도율이라는 개념과 관련이 있는데요, 이 개념은 물질이 열을 얼마나 잘 전달하는지를 나타내는 값입니다. 금속은 원자 구조 때문에 자유전자가 많으며 이 자유전자들은 고체 내부를 비교적 자유롭게 이동할 수 있습니다. 이 전자들이 에너지를 빠르게 전달하기 때문에 금속은 열을 매우 효율적으로 전달하는 것이고, 그래서 금속을 만지면 손의 열이 금속으로 빠르게 이동하고, 피부 온도가 갑자기 낮아지면서 뇌가 차갑다고 인식하게 되는 것입니다.

또한 금속은 열용량과 열확산성도 비교적 높다보니 금속과 접촉한 부분 주변으로 열을 빠르게 퍼뜨립니다. 따라서 손에서 빠져나간 열이 금속 표면에 축적되지 않고 금속 내부로 계속 퍼져 나가기 때문에 차가운 느낌이 지속되는 것입니다. 감사합니다.

Answer 2

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

금속은 본래 차가운 물질이 아닙니다. 같은 방 안에서 나무, 플라스틱, 금속이 모두 동일한 온도를 가지고 있어도, 우리는 금속을 더 차갑게 느낍니다. 그 이유는 금속의 열전도율이 매우 높기 때문입니다. 금속 내부에는 자유 전자가 많아 열이 빠르게 이동할 수 있습니다. 손이 금속에 닿는 순간, 손의 체온이 금속으로 빠르게 전달되면서 피부 표면의 온도가 급격히 떨어집니다. 이때 뇌는 열이 빠져나간다는 신호를 받아들이고, 이를 곧바로 차갑다라는 감각으로 인식하게 됩니다.

반대로 나무나 플라스틱은 열전도율이 낮아 손에서 열이 천천히 이동합니다. 따라서 같은 온도에서도 손의 체온이 크게 변하지 않아 상대적으로 덜 차갑게 느껴집니다. 결국 금속이 차갑게 느껴지는 것은 금속 자체가 낮은 온도를 가지고 있어서가 아니라, 우리 몸의 열을 빠르게 빼앗아가는 성질 때문입니다.

이 특성은 상황에 따라 반대로 작용하기도 합니다. 여름철 햇빛을 받은 금속 손잡이는 열을 빠르게 흡수하고 전달하기 때문에 뜨겁게 느껴집니다. 즉, 금속은 차갑거나 뜨거운 물질이 아니라, 열을 잘 전달하는 물질이라고 보는 것이 정확합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

모든 금속이 그런건 아닙니다.

금속은 열전도율이 높이 타 물질들 보다 높아 금속을 만졌을 때 몸의 열이 금방 빠져나가 차갑게 느껴지는 것 입니다.

사실 우리의 피부는 온도계 처럼 생긴게 아니라 특정 물체를 만졌을 때 내 몸의 열이 얼마나 빨리 빠져나가는지를 측정하기 때문에 물체의 열전도율로 뜨겁고 차가움을 구별합니다

실제로 금속이 열전도율이 낮은 이유는 금속 내부의 자유전자 때문입니다.

철로 된 금속의 한쪽 끝을 가열 하면 반대쪽이 금방 뜨거워지는 것이 이 자유전자 때문입니다. 이 자유전자는 금속내부에 말그대로 자유롭게 존재하다보니 열을 쉽게 다른 곳으로 전달할 수 있기에 우리가 만졌을 때 차가움을 느끼게 됩니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)