Derfor forfryser du fingrene

Det er lett å glemme seg i teltet en sprengkald vintermorgen. Kanskje har slutten av natta vært hustrig. Du kjemper deg ut av soveposen, famler deg fram til hodelykt og fyrstikkeske, flytter plastkoppen og skiskoene før du gjør deg klar til å starte primusen. I det du tar tak i brenneren er det som et støt smeller gjennom fingertuppene. Selv om du slipper primusen kjennes smerten fortsatt og kritthvit hud på fingertuppene forteller om forfrysning. Hvorfor kom frostskaden umiddelbart i det du tok i primusen, mens det var uproblematisk å ta i lær og plast? 

Varmeledningsevne

Det er tre fysiske egenskaper som avgjør hvor fort varme overføres fra ett 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. 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, jo 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^oC 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 ^oC. For 28 av forsøkspersonene nådde fingeren da 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^oC tok nedkjølingen dobbelt så lang tid, mens den tok ti ganger så lang tid ved og -4^oC som ved -15^oC. Det bør altså ikke være vesentlig kaldere enn –15 ^oC om du skal ta på aluminium barhendt, 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 –40 ^oC før temperaturen i fingeren nådde 0^oC. 

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

Fryse fast tunga?

Det er den samme mekanismen som gjør at tunga kan fryse fast på metallobjekter i streng kulde. Kontaktfaktoren gjør at tunga kjøles svært raskt ned når den kommer i kontakt med metall. Tunga er dessuten både fuktig og porøs, det gjør at den fryser svært godt fast. Skulle du likevel prøve, så ikke rykk den løs i det du merker at den sitter fast. Lunkent vann anbefales i stedet.

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

Flere saker om kroppen i naturen: