Isolante termico vs conduttore termico
Isolanti termici e conduttori termici possono essere considerati due semplici classificazioni di materiali. L'isolamento termico e la conduzione termica sono argomenti molto importanti quando si parla di calore e termodinamica. Questi concetti svolgono un ruolo enorme nei campi dell'esplorazione spaziale, dell'industria, dei macchinari, della meccanica dei motori, dell'ingegneria elettrica, della produzione di apparecchiature elettroniche, della progettazione e dell'architettura degli edifici e persino della cucina. È fondamentale avere una buona comprensione della conduttanza termica e dell'isolamento termico per ottenere una buona comprensione in questi campi. In questo articolo discuteremo cosa sono la conduttanza termica e l'isolamento termico, cosa sono i conduttori termici e gli isolanti termici, quali sono le loro somiglianze, quali sono le applicazioni pratiche di questi materiali e infine le loro differenze.
Conduttori termici
Per capire cos'è un conduttore termico, dobbiamo prima capire cos'è la conduzione termica. La conduzione termica è il processo di trasferimento dell'energia termica (calore) da un luogo all' altro a causa di un gradiente di temperatura. Per un trasferimento di energia termica, deve esserci un gradiente di temperatura tra i due punti. Il trasferimento di energia avviene fino a quando le temperature non sono uguali (cioè il gradiente di temperatura è zero). Un conduttore termico è un materiale che darebbe una buona velocità di trasferimento di energia termica a causa di qualsiasi gradiente di temperatura. In teoria, un perfetto conduttore termico consentirà il trasferimento di calore anche a gradiente di temperatura zero e il tempo necessario per l'equilibrio termico sarebbe zero. Ma non ci sono conduttori termici perfetti. Di solito, i metalli sono buoni conduttori termici, mentre plastica e polimeri no. Ma ci sono sempre delle eccezioni. Un radiatore di un'auto è costituito da buoni conduttori termici. In tal modo, massimizzando il tasso di produzione di energia e mantenendo il motore freddo. Una pentola di cottura è realizzata con conduttori termici per fornire la massima energia all'oggetto in cottura. Nei dispositivi elettronici ed elettrici, i componenti ad alta potenza sono protetti da un dissipatore di calore, che assorbirà il calore prodotto dal componente e lo rilascerà nell'aria.
Isolanti termici
Un perfetto isolante termico è un materiale che non consentirebbe alcun trasferimento di energia termica a causa di qualsiasi gradiente di temperatura. Un perfetto isolante termico richiederebbe un tempo infinito per raggiungere l'equilibrio termico. Ma in pratica, un isolante termico consentirà sempre il trasferimento di calore ma a una velocità trascurabile. La maggior parte delle materie plastiche e dei polimeri sono buoni isolanti termici. Ci sono molte applicazioni dell'isolamento termico. L'abitacolo di un'auto è per lo più isolato termicamente per evitare che il calore proveniente dall'esterno e il calore del motore riscaldi l'interno. Sulla pancia della navicella spaziale sono montati speciali mattoni termoisolanti per proteggere l'interno dal riscaldamento al rientro. Un edificio dotato di isolamento termico può essere molto utile quando si tratta di ridurre i costi, perché utilizza praticamente zero energia per mantenere l'edificio fresco o caldo.
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Qual è la differenza tra isolante termico e conduttore? • Gli isolanti termici non trasferiscono energia, ma i conduttori termici sì. • Gli isolanti termici sono per lo più costituiti da grandi catene di molecole, che non sono in grado di vibrare a causa dell'energia termica, ma la maggior parte dei conduttori termici sono costituiti da singoli atomi o composti a forma di reticolo, che sono in grado di vibrare. |
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