Tengo varias tazas térmicas, dos de la misma marca, tienen el mismo aspecto, forma y tamaño excepto que una es de acero (por dentro y por fuera) y la otra, de plástico. Ambos tienen una capa aislante de aire o vacío.

No necesito un termómetro para decirme que el de acero es mucho mejor para mantener los líquidos fríos / calientes que el de plástico. Con agua cerca de los 90 ° C dentro de las tazas, no puedo sentir calor al colocar mi mano sobre la de acero (igual que un termo), mientras que la de plástico se siente casi como si se quemara.

Sin embargo, los aceros conducen el calor mucho mejor que el plástico (aproximadamente un orden de magnitud mayor en conductividad térmica). Por lo tanto, la intuición me dice que una taza metálica debería ser menos eficiente que una de plástico para mantener las cosas frías / calientes, ¡pero lo contrario parece cierto!

¿Qué me estoy perdiendo?

Estoy agregando imágenes de las dos tazas. En el transparente, podemos ver el hueco aislante. Creo que es un volumen cerrado, por lo que no debería haber ninguna transferencia de aire entre él y los alrededores.

Aquí está la otra imagen:

De acuerdo, hasta ahora las dos respuestas dadas mencionan dos razones diferentes. Una es que puede haber aire entre las 2 superficies de plástico en la taza transparente y vacío en la de acero. El aire tiene una conductividad térmica de aproximadamente $ 3 \ times 10 ^ {- 2} \, \ frac {\ mathrm {W}} {\ mathrm {Km}} $ , por lo que la conductancia térmica debería ser de aproximadamente $ 3 \ times 10 ^ {- 2} \, \ frac {\ mathrm {W}} {\ mathrm {Km}} \ times \ text {surface area} / (5 \ times10 ^ {- 3} \ mathrm {m}) $ para un espacio de aire de $ 5 \, \ mathrm {mm} $ span >. Entonces $ 6A \, \ frac {\ mathrm {W}} {\ mathrm {Km ^ 2}} $ .

Para radiación, $ P = A \ sigma \ varepsilon (T ^ 4-T_ \ text {room} ^ 4) \ approx A \ varepsilon \, 462 \, \ mathrm {W} / \ mathrm {m} ^ 2 $ . Ese acero no está pulido, por lo que su emisividad probablemente no sea tan baja como 0.1, pero tomémoslo como cero por simplicidad. Y 1 para plástico, para obtener órdenes de magnitud. Parece que la radiación podría jugar un papel más importante (¡la respuesta debería ejecutar los números!) A altas temperaturas. Pero a diferencias de temperatura más bajas (cuando el líquido se ha enfriado parcialmente), la conducción puede jugar un papel más importante.

Por lo tanto, conectando números para una diferencia de temperatura de 80 ° C, las pérdidas de radiación son de aproximadamente 460 W / m ^ 2 mientras que la conducción a través del aire es de aproximadamente 480 W / m ^ 2. En los comentarios, me dijeron que la convección del aire también debería transferir más calor, por lo que concluyo que incluso a temperaturas "altas", la conducción a través del aire podría jugar un papel más importante. A diferencias de temperatura por debajo de 60 ° C, el papel de la radiación debería disminuir más rápidamente que el de conducción, debido a la dependencia de la 4ª potencia de la temperatura.

Observo que tomé la conductividad térmica del aire a 1 atm. Si el aire tiene una presión más baja, supongo que la conductividad térmica sería más baja y, en ese caso, la radiación puede jugar un papel más importante a altas temperaturas.