手のひらを物体に接触させた時の温度について

質問

手のひらを、それと同じ温度の分厚い鉄板の上に置くと、手の熱が鉄板に少し吸収され、手のひら表面の温度が少し下がると思います。

一方で、手のひらを、それを同じ温度の分厚い毛布の上に置くと、手のひら表面の温度が（置かないよりも）少しだけ高くなると思います。

ここで疑問に思うのですが、手のひら表面の温度が「下がる」か「上がる(もしくはほぼ同じ温度)」かは接触する物体の何によって決まるのでしょうか？（手のひらと接触物の”何を比較”すれば、接触後の手のひらの温度が上がるか・下がるか・そのままなのかがわかるのでしょうか？）

よろしくお願いします。

回答No.7

masudaya

この問題は，相手の物質の熱伝導率の違いで説明できます．
体温より低い室温になっている，鉄は冷たく感じ，木材はそれほどでもないと感じると思います．
逆に真夏の直射日光を浴びた鉄は熱くて触れませんが，木材は持って運んでもやけどもしません．
体温より低い室温になっている時，鉄に手を当てたとき熱は鉄の熱伝導率が高いため手の温度が
室温より高いため，鉄を介して熱が逃げていきます．このため冷たく感じます．
また，直射日光での熱も伝わるため，非常に熱くなります．
一方木材は，熱伝導率が低いため手ので持った場合でも，直射日光での熱も
あまり伝わらないため，冷たく感じなかったり，直射日光でも普通に持てたりします．
接触後の温度の上下は，基本的には手の温度と，触る物質の温度の差で決まります．
接触したときの熱の流れがこの温度さで決まるためです．次に熱の流れやすさは
熱伝導率で決まるため，より敏感に感じるのは，熱伝導率が高い方になります．
分かりましたでしょうか．

お礼

なるほどです！大変参考になりました．
ありがとうございました．

回答No.6

sonic67（@soni6667）

手のひらはカイロなど温かいもの触ったとき以外は熱を外に出しています。

手のひらと同じ温度のものを触っても熱を出しています。

空気と鉄板の熱伝導率を比べると、鉄板の方が熱を伝えやすいので、手のひらの熱は空気だけに触れていたときよりも速く鉄板に移動し、人間はそれを少し冷たいと感じます。そう感じるのは体内で熱を作れという指令を出す脳のはたらきです。（補足参照）

毛布の糸も空気より熱を伝えやすいのですが、毛布は毛の間に空気を閉じ込めるので、その閉じ込められた空気が手のひらから伝わった熱で温まり、温度が上がります。なので人間はそれを暖かいと感じます。

ここからは補足です。

人体は常に熱を作っています。何もせず寝ていても熱を作っています。それは代謝という化学反応が常に起きていて熱を出しているからです。死ねば熱は出なくなります。

気温が体温より低ければ、代謝で作られた熱は皮膚や息を通して外部に捨てられます。捨てなければ体温が上がって大変なことになります。

気温が高くなると汗をかいて、汗が蒸発するときの気化熱で熱を捨てるようになります。気温が体温より高くても、生きるために代謝で熱を作り続け、汗をかいて熱を捨て続けます。外から入ってくる熱と自分で作った熱を必死で外に捨てようとするのです。

手のひらの熱はもちろん手の細胞の代謝で作るものもありますが、肝臓など他の器官から血液で運ばれてくるものが多いです。血液で熱がうまく運ばれてこないのが末端冷え症です。

脳は寒くなったり、手や足など末端の温度だけ下がったりするのを感じ取ると、全身に指令を出して熱を作らせます。体感温度がちょうどよければ普通に代謝するようにします。暑ければ汗をかけと指令を出します。

お礼

お礼を申し上げるのを失念していました．丁寧にご回答頂きどうもありがとうございました．

回答No.5

N5200model05

人間の体は、生きている限りは常に発熱しています。ですので、常時それを放熱しています。指先がなにも触れていないと思っても、常に空気に放熱しているので、空気と指の間の熱の伝わりやすさ（熱伝達率）に応じて熱が流れていて、それに応じた温度になっているのです。

で、ここで空気と同じ温度でも、熱を伝えやすい金属等に触れると、伝熱が促進され、指先の温度が下がります。
同様に、毛布などで覆えば、熱の放散が妨げられて、温度が上がります。

ですので、基本としては、空気よりも熱を伝えやすいものに触れれば冷たく感じ、逆なら暖かく感じることになります。ただし、相手が実際に熱かったり冷たかったりする場合は、その方が「利く」のは言うまでもありません。

また、熱の伝えやすさは材質により決まる「熱伝導度」のほか、形状や性状（固体か流体か、粘度、対流しやすさ、硬さなど）、手指との馴染みやすさといったことにも左右されます。伝熱というのはなかなか難しく、「これを見れば」という絶対的な因子は挙げにくいのですが、傾向としてはそういうことで。

お礼

丁寧にご回答いただきありがとうございます。大変勉強になりました。また、熱伝導度だけでなくさまざまた要素が影響するのですね。
ありがとうございました。

回答No.4

nagata2017

てのひらより温度が低い物ですね。
金属は熱伝導率が高いので　てのひらから連続して熱を奪っていくので　それを冷たいと認識します。
毛布も最初は熱を奪われるので冷たいと感じます。
しかし繊維は熱伝導率が低いので奪った熱はそこにとどまり　やがて掌と同じ温度になり　そこで止まります。それ以上熱を奪われないので冷たく感じません。

ところで体の保温とは　衣服と体の間にある空気を自分で温めて　それを外に逃がさないようにすることです。気体は個体よりも比熱が低いのでわずかなエネルギーで温度が上がります。だから保温効率がいいのです。衣服の中で上昇気流になって首から逃げて行こうとするのでマフラーで閉じ込めるのです。
保温とは空気をたくさん含んだ繊維製品が適しているのはそのためです。
ニット　ダウン　毛皮など。

お礼

丁寧にご回答いただきありがとうございます、特に後半の説明はなるほどと思いました。
ありがとうございました。

回答No.3

f272

手のひらの温度＞接触物の温度＞空気の温度
であれば，手のひらから接触物に熱が移動し，手のひらの温度が下がって接触物の温度が上がるのは同じです。そして，その接触物の温度が手のひらと同じになれば熱移動がなくなります。
鉄板と毛布を比較します。毛布は空気を大量に含むことに注意してください。
接触した部分の温度は鉄板の方が上がりやすい(比熱が小さい)のですが，移動した熱はさらに周りに移動します。これが鉄板の方が圧倒的に速い(熱伝導度が高い)ので，接触した部分の鉄板の温度は実際にはなかなか上がりません。つまり手のひらから熱を奪い続けるので，鉄板の方が冷たく感じるのです。

> 手のひらと接触物の”何を比較”すれば、接触後の手のひらの温度が上がるか・下がるか・そのままなのかがわかるのでしょうか？

これに直接に答えれば，接触物との温度差とその時間変化です。

お礼

丁寧にご回答いただきありがとうございます。毛布は空気を含んでいるという点が重要なのですね。
ありがとうございました。

回答No.2

maiko04

熱伝導率でしょう。
鉄に触れた手のひらの温度は触れていないところに瞬時に伝わり、
鉄に触れたところは即座にもとの温度に戻り、手を冷やす。

毛布は毛で覆われていますから空気を多量に含んでいます。
空気は風などで運ばれない限りはその場に留まりますから、
手で暖められた空気はその場に残り、手を冷やすことはない。

お礼

端的にご回答いただきありがとうございます。
大変勉強になりました。

回答No.1

f272

温度が同じであれば熱の移動はありません。
「手のひら表面の温度が少し下がる」とか「手のひら表面の温度が（置かないよりも）少しだけ高くなる」とかいうのは気のせいです。

お礼

お礼を申し上げるのを失念していました．丁寧にご回答頂きどうもありがとうございました．

補足

説明にミスがありました、申し訳ありません。
正しくは、
手のひらの温度＞接触物の温度＞空気の温度でした。