Wissen Warum fühlt sich Metall kühler als Holz an?

Berühren wir bei niedrigen Wintertemperaturen einen Metallzaun mit bloßen Händen, so erscheint er uns deutlich kälter als ein Zaun aus Holz. Aber müssten nicht beide Materialien die Umgebungstemperatur annehmen und sich auch entsprechend gleich anfühlen?

Nehmen wir ein Thermometer zur Hilfe, so zeigt sich in der Tat, dass sowohl der Holz- als auch der Metallzaun die gleiche Temperatur besitzen. Trotzdem fühlen sie sich unterschiedlich kalt an. Wie kann das sein?

Der Grund dafür ist die unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit der Stoffe. Wärme ist physikalisch betrachtet eine ungeordnete Bewegung der Atome und Moleküle, aus denen die Stoffe bestehen. Während sich diese kleinen Bausteine der Materie in Gasen und Flüssigkeiten recht frei bewegen können, sind sie in festen Körpern an ihren Platz gebunden. Sie können nur hin- und herschwingen – und je stärker sie schwingen, desto höher ist die Temperatur.

Poröse Materialien leiten schlechter

In einem unregelmäßig aufgebauten, porösen Material wie Holz können die Atome die Schwingungen nur schlecht weitergeben – Holz hat daher eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Sind die Atome dagegen regelmäßig angeordnet, so funktioniert die Weitergabe der Schwingungen besser. In elektrisch leitfähigen Materialien wie Eisen und Kupfer können zudem auch frei bewegliche Elektronen die Wärme transportieren. Metalle sind also gute Wärmeleiter. Eisen beispielsweise leitet Wärme etwa 400- bis 800-mal besser als Holz!

Und damit haben wir die Lösung unseres Rätsels. Wenn wir mit unserer warmen Hand – die Hauttemperatur liegt etwa bei 30 Grad Celsius – einen Gegenstand berühren, überträgt sich die Bewegung der Atome: Es strömt Wärme von der Handoberfläche auf die Oberfläche des Gegenstands. Diese Wärme wandert weiter ins Innere des Gegenstands. Wie schnell dies geschieht, hängt von der Wärmeleitfähigkeit ab. Bei Metall wandert die Wärme daher erheblich schneller ins Innere als bei Holz. Deshalb ist die Holzoberfläche an der Berührungsstelle wärmer und die Metalloberfläche kühler.

Effekt funktioniert auch bei Hitze

Übrigens funktioniert der Effekt natürlich auch umgekehrt: An einem heißen Stück Eisen verbrennen wir uns die Finger, während wir ein Stück Holz gleicher Temperatur noch problemlos anfassen können.