為什麼金屬摸起來比木頭冷？
― 溫度相同，傳遞的速度卻不同
同一個房間裡，金屬桌腳與木製桌面。用手觸摸時，金屬感覺冷得多。但這兩者既然在同一個房間裡度過了同樣的時間，溫度其實應該幾乎一樣。那麼「冷」這種感覺，究竟在測量什麼呢？
冬天早晨，觸摸金屬門把時，可能會冷到讓你不自覺縮回手。但摸一摸旁邊的木製門板，卻不會覺得那麼冷。
門把和門板，應該都在同一條走廊、度過了同一個夜晚。如果溫度真的不同，隨著時間過去應該會趨於一致，但不管過多久，金屬摸起來還是一樣冷。
這並不是因為金屬「溫度真的比較低」。
不管是金屬還是木頭，只要長時間放在同樣的室溫下，溫度就幾乎相同。
皮膚感受到的並不是溫度本身，而是手的熱量被奪走的速度有多快。金屬在這一點上，速度特別快。
接下來依序看看，「溫度」與「冷的感覺」為何會出現落差。
皮膚感受到的不是「溫度」，而是「熱量被奪走的速度」
我們的皮膚並沒有像溫度計那樣，能直接測量溫度的功能。皮膚感受到的是「熱量從自己的體溫被奪走的速度有多快」，也就是熱移動的速度。
體溫（約36℃左右）通常高於室溫，所以一碰到東西，熱量就會從指尖開始移動到對方物體上。這種熱移動的速度越快，就會越強烈地感覺到「冷」，速度越慢就「不太覺得冷」。
金屬具有將熱「快速」傳導的性質
物質有一種熱是否容易傳導的性質，稱為熱傳導率。已知金屬的熱傳導率遠遠高於木頭、布料或塑膠。
當指尖碰到金屬時，從指尖傳來的熱量，會瞬間被帶到金屬中很廣的範圍去。指尖附近的溫度急速下降，因此「冷」的感覺會強烈而迅速地產生。木頭的情況則是因為熱傳導慢，只有指尖緊鄰的部分緩慢降溫，整體被奪走的熱量並不多。結果就是不太會感覺到冷。
它是身體的感應器，測量的是你的手熱量逃逸的「速度」。
反過來，炎熱的日子裡金屬會感覺更燙
這個現象反過來也是同樣的道理。盛夏時節，觸摸被陽光直射而發燙的金屬遊具或車身，會覺得比木製長椅燙得多。這是因為金屬本身溫度較高之外，熱從金屬流向指尖的速度，也比木頭快得多。熱傳導率高，意味著冷和熱都會被感覺得更強烈。
平底鍋或鍋子的本體多使用金屬，另一方面，握把部分則常使用木頭、塑膠、橡膠等熱傳導率較低的材料。本體能快速把熱傳給食材，握把則不容易傳熱、保護手部，這是依照各自角色所做的分工。
可以自己動手確認的事
- 準備在同一個房間放置一段時間的金屬湯匙，和木製湯匙（或免洗筷）
- 用雙手手指同時輕輕握住兩者
- 確認金屬明顯感覺比較冷
- 就這樣持續握著數十秒，會發現金屬的冷感也逐漸緩和（因為指尖的熱量使接觸部分稍微變暖）
最初幾秒特別感覺強烈的冷，是因為那正是熱被奪走速度最快的瞬間。
總結
金屬摸起來比木頭冷，並不是因為金屬的溫度實際上比較低。皮膚感受到的是「熱被奪走的速度」，而金屬因為熱傳導率高，這個速度特別快。同樣的道理，發熱的金屬也會比木頭感覺更燙。可以說，「冷、熱」這種感覺，反映的不是溫度本身，而是熱移動速度的感應器。
金屬本身並不冷。
只是它把你的熱量帶走得特別快而已。
同樣的「熱傳導率差異」，也和身體在戶外變冷的速度有關。關於水為何比空氣更容易奪走熱量的機制，在低體溫症的文章中有詳細的計算。此外，把冰涼光滑的金屬誤以為「濕的」的錯覺，則在衣服濕了，為什麼一摸就知道？中有介紹。
想知道更多 ― 用語、數值、與教科書的關聯從國中理科到研究中的話題，都明確標示屬於哪個程度
- 國中國中理科課程範圍
- 高中高中「物理基礎」課程範圍
- 高中＋高中「物理」，或教科書中屬於延伸、專欄的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目（固態物理學）的內容
- 研究連大學都尚未當作「定論」教授、研究者目前仍在探究中的內容
國中用語：關於熱傳導方式的詞彙
- 熱傳導：物質內部，熱從高溫處傳往低溫處的現象。
- 熱傳導率：表示熱是否容易傳導的數值。數值越大，越容易傳熱。
- 隔熱：熱不容易傳導，或使其不容易傳導。
高中用公式確認：金屬與木頭，熱傳導速度差多少
利用具代表性的熱傳導率數值，計算金屬與木頭的熱傳導速度到底差多少。
熱傳導速度 ＝ 熱傳導率 × 溫度差 ÷ 距離
| 熱傳導率 | 依物質而定的固定值。單位為W/(m・K) |
| 溫度差 | 單位為K（或℃） |
| 距離 | 熱傳導的厚度。單位為m |
在相同溫度差、相同距離下比較時，熱傳導速度的比值，會直接等於熱傳導率的比值。
| 鋁的熱傳導率 | 代表性參考值，約為200 W/(m・K) |
| 木材的熱傳導率 | 代表性參考值，約為0.15 W/(m・K) |
| 熱傳導速度比（鋁÷木頭） | 200 ÷ 0.15 ≒ 1333 |
| 速度比 | 約 1333 倍 |
即使溫度差相同，計算結果顯示鋁以木頭大約1300倍的速度把熱帶走。差距如此之大，指尖會強烈感覺「冷」也就理所當然了。
| 鐵的熱傳導率（參考值） | 約50 W/(m・K) |
| 鐵與木頭的比值 | 50 ÷ 0.15 ≒ 333 |
| 鐵與木頭的速度比 | 約 333 倍 |
| 鋁與鐵的比值 | 200 ÷ 50 ＝ 4 |
| 鋁與鐵的速度比 | 約 4 倍 |
即使不像鋁那麼極端，鐵傳熱的速度也是木頭的300倍以上。雖然金屬之間相比也有數倍差異，但和木頭、布料相比，任何金屬的傳熱能力都遠遠超前。
※ 熱傳導率的數值會因木材種類或金屬純度而有所差異。此處數值僅為代表性參考值。
高中＋「熱傳導率」與「比熱」是不同的性質
讓物質不易變熱、不易變涼的性質，還有另一個指標，稱為比熱（讓溫度上升1度所需的熱量）。「感覺冷」這個現象的主要原因是熱傳導率，但一般認為比熱的差異，也會在經過一段時間後，對體感造成些微影響。不要混淆這兩種性質，是正確理解熱傳導方式的關鍵。
大學金屬擅長傳熱的微觀原因
固體內部熱傳導的機制，大致可分為兩種路徑。一種是原子的振動依序傳給相鄰原子的路徑，這是所有固體共通的機制。另一種則是在金屬中能自由移動的電子，稱為傳導電子，負責搬運熱能的路徑。一般解釋認為，金屬由於傳導電子搬運熱能的效率非常高，因此相較於木頭、塑膠這類沒有傳導電子的物質，傳熱能力有天壤之別。
研究目前尚未明朗的部分
- 用於電子設備散熱、熱傳導率更高的新材料開發，目前仍是活躍的研究領域。一般認為，隨著電腦運算能力提升，如何有效率地將產生的熱排出，其技術重要性也隨之增加。
- 已知在極小（奈米級）尺度下，一般的熱傳導定律不再完全成立。準確理解並控制這種極小尺度下的熱傳導方式，被認為是與次世代電子元件開發相關的活躍研究主題。
- 研究也正在進行依方向不同、熱傳導難易度不同的特殊結構材料（異向性熱傳導材料）。這被期待可作為只讓熱朝特定方向有效散逸的技術而加以應用。
日常生活中「冷、暖」的感覺背後，其實延伸到材料工程學的最前線研究主題。
與教科書的關聯（依程度區分）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文何處 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・熱的傳導方式 | 熱傳導、熱傳導率的基本用語 |
| 高中 | 物理基礎・熱與溫度 | 由熱傳導率的比值求出傳熱速度差異的計算 |
| 高中＋ | 物理・比熱與熱容量 | 熱傳導率與比熱的差異 |
| 大學 | 固態物理學 | 傳導電子造成熱傳導的機制 |
| 研究 | 材料工程學・奈米尺度傳熱學（研究中） | 高熱傳導材料的開發、奈米尺度下的熱傳導、異向性熱傳導材料 |
- 物理基礎教科書中，關於熱傳導與熱傳導率的說明。
- 材料工程相關資料中，代表性物質熱傳導率的一覽表。
- 固態物理學相關教科書中，關於金屬自由電子論與熱傳導機制的說明。
- 傳熱工程領域中，關於奈米尺度熱傳導的研究綜述。
- 材料工程領域中，關於異向性熱傳導材料、散熱材料的研究綜述。
※ 熱傳導率數值僅為代表性參考值，會因材料純度或狀態而有所差異。
※本文為大眾科普解說。觸摸高溫或低溫物體時，請注意燙傷與凍傷的風險，若懷疑有危險請勿勉強觸摸。