Warum fühlen sich Metalle kalt an?

Kategorie: Stories

Heute haben wir im Blog ein paar Science Facts. Ich hoffe, niemand von euch ist bisher im Winter mit der Zunge an einer Laterne festgeklebt. Oder hat sich an einem heißen Stahlblech im Sommer verbrannt. Und wenn doch, dann musstet ihr schmerzhaft erfahren, dass Metalle schnell sehr heiß oder sehr kalt werden können. Das liegt an ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit. Warum ist das so?

Der Grund, warum Metalle so gut die Wärme leiten können, ist ihr atomarer Aufbau (Screenshot "Die Welt der Atome").

Der Grund, warum Metalle so gut die Wärme leiten können, ist ihr atomarer Aufbau (Screenshot "Die Welt der Atome").

Der Grund, warum Metalle so gut die Wärme leiten können, ist ihr atomarer Aufbau: Metalle sind in den meisten Fällen danach bestrebt, Elektronen abzugeben. So erreichen sie einen stabileren Zustand: den Zustand der Edelgase.

Im Metallstück wollen alle Metall-Atome ihre Außenelektronen abgeben und niemand ist bereit, weitere Elektronen aufzunehmen. Also geben einfach alle Metall-Atome ihre Außenelektronen ab. Dadurch werden sie zu positiv geladenen Metall-Ionen.

Diese schwimmen nun in einem Meer aus freien Elektronen, die niemand haben will. Dieses auf den ersten Blick chaotisch wirkende Konstrukt hält aber sehr gut zusammen und wird Metallbindung genannt.

Diese Metallbindung sorgt übrigens auch dafür, dass Strom (= wandernde Elektronen) durch unsere Kabel fließt und ein Schmied Metall verformen kann.

Die Metallbindung ist schuld

Die Metall-Ionen ordnen sich in einem Gitter an und werden von ihren freien Elektronen zusammengehalten. Die freien Elektronen im Metallgitter sind sehr beweglich und können deshalb auch Wärme sehr gut leiten.

Ein Beispiel: Wird ein Stück Stahl an einem Ende erwärmt, bewegen sich die Elektronen und Metall-Ionen an diesem Ende schneller. Diese schnellere Bewegung breitet sich mithilfe der freibeweglichen Elektronen und der eng aneinander liegenden Metall-Ionen bis ans andere Ende des Stücks Stahl aus.

Metalle ziehen die Wärme aus unserer Hand

Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der Metalle fühlt sich Stahl auch so kühl an. Fassen wir mit unseren warmen Händen ein Stück Stahl an, wird unsere Körperwärme im Metall schnell abtransportiert und verteilt. Die Wärme wird quasi aus unseren Händen gesogen. Wer mehr wissen will: Das alles ist näher in der „Die Welt der Atome“ erklärt.

So, jetzt wisst ihr, warum ihr im Winter an keiner Laterne lecken solltet und euch im Sommer an einem Stahlblech verbrennt.

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