Hvorfor føles det kaldere å ta på metall enn på plast og tre?

Det er lett å glemme seg i teltet en sprengkald vintermorgen. Kanskje natta har vært hustrig. Du kjemper deg ut av soveposen, famler deg fram til hodelykt og fyrstikkeske, og flytter plastkoppen og skiskoene før du gjør deg klar til å starte primusen.

Idet du tar tak i brenneren, er det som et støt smeller gjennom finger-tuppene. Selv om du slipper primusen, kjennes smerten fortsatt, og kritthvit hud på fingertuppene forteller om forfrysning.

Les også: Test av ti lette dunjakker

Hvorfor kom frostskaden umiddelbart idet du tok i primusen, mens det var uproblematisk å ta i lær og plast?

Varmeledningsevne, varmekapasitet og tetthet

Det er tre fysiske egenskaper som avgjør hvor fort varme overføres fra et stoff: varmeledningsevne, varmekapasitet og tetthet.

Metall har større varmeledningsevne enn plast og lær. Det betyr at energien ledes fortere fra huden til en metallflate enn til plast og lær.

Les også: 15 tips til en vellykket topptur

Varmekapasiteten og tettheten avgjør hvor mye energi som kan lagres i et gitt volum av stoffet. Jo mer energi fra fingeren din som kan lagres i et lite volum i nærheten av stedet du berører, desto raskere vil varmeoverføringen skje.

Metall har både større tetthet og varmekapasitet enn plast og lær.

Noen bruker enheten kontaktfaktor som mål for et materiales evne til å overføre energi ved kontakt. Kontaktfaktoren er kvadratroten av produktet av varmeledningsevne, varmekapasitet og tetthet. Hvor fort huden kjøles ned, vil i tillegg variere ut fra hvor hardt du holder i objektet og hvor stort det er. Dersom det er svært lite, vil det ganske fort bli varmere når du tar på det.

Hvor kaldt?

Det er altså all grunn til å være forsiktig med å berøre metalldeler i streng kulde, for eksempel primus, skibindinger eller teltstenger. Men hvor kaldt må det være før slike forfrysninger kommer omtrent umiddelbart?

Dette har blitt undersøkt under kontrollerte forhold. I en studie som omfattet 1655 forsøk, ble det undersøkt hvor fort en fingertupp ble nedkjølt til 0 °C i kontakt med tre, nylon, stål og aluminium. Dette tilsvarer temperaturgrensen hvor faren for forfrysning starter.

Den laveste temperaturen hvor man målte nedkjølingstiden i kontakt med stål og aluminium, var - 15 °C. For 28 av forsøkspersonene kom fingeren opp i null grader i løpet av mindre enn 1,9 sekunder i kontakt med aluminium. Faren for forfrysninger ble vurdert å være for stor til at man forsøkte ved lavere temperaturer. Ved -10 °C tok nedkjølingen dobbelt så lang tid, mens den tok ti ganger så lang tid ved - 4 °C som ved - 15 °C. Det bør altså ikke være vesentlig kaldere enn -15 °C om du skal ta på aluminium uten noe på hendene, og selv da har du svært kort tid på deg før du forfryser fingrene.

Til sammenligning viste studien at fingeren kunne være i kontakt med både nylon og tre i ca. 200 sekunder ved en temperatur på minus 40 °C før temperaturen i fingeren nådde 0 °C.

Stål eller aluminium?

Det er kaldere å ta på aluminium enn på stål når metallene har samme temperatur. Aluminium har over ti ganger så stor varmeledningsevne som stål og over tre ganger så stor varmekapasitet.

Les også: 7 fjellturer nordmenn elsker

Selv om stål har høyere tetthet, ender aluminium med en kontaktfaktor som er cirka tre ganger større enn stål. For meg var dette uventet, men det kan være greit å vite når man skal håndtere grytene en kald vinterdag. Om vi ser på forsøkene, er nedkjølingstidene ved kontakt med stål noe lengre. Generelt tilsvarte de kontakt med aluminium ved cirka 5 grader høyere temperatur. Altså virker det som du kan røre stål barhendt i fem grader strengere kulde enn aluminium.

Kilder Geng, Q. et. al. «Temperature limit values for touching cold surfaces with the fingertip.» Ann Occup Hyg. 2006 Nov;50(8):851-62.