Was ist ein Isolator?
Ein Isolator ist ein Material oder eine Methode, die die Übertragung von Wärme oder Elektrizität einschränkt. Im Falle von Wärme wirken Wärmeisolatoren, indem sie die Rate verringern, mit der Wärme durch einen Raum wandern kann. Im Allgemeinen verwenden sie bestimmte Materialien und verhindern, dass sich wärmetragende Stoffe bewegen. Im Falle von Elektrizität beschränken elektrische Isolatoren einen elektrischen Strom auf einen bestimmten Pfad. Sie arbeiten normalerweise mit einem Material mit vielen Außenwahlen, was eine geringe elektrische Leitfähigkeit zur Folge hat.
Der erste Sinn eines Isolators ist der thermische Sinn. Ein Wärmeisolator hilft dabei, ein Objekt auf der gleichen Temperatur zu halten, egal ob es heiß oder kalt ist. In der Regel wird entweder die Wärmeleitung oder die Konvektion angesprochen, bei denen es sich um zwei Arten der Wärmeübertragung handelt. Leitung ist Wärme, die sich durch ein Material bewegt, dessen Atome stationär sind; Dieser Typ bezieht sich auf die Wärme, die durch ein Stück massives Metall geleitet werden kann. Konvektion hingegen ist innere Wärme, die von sich bewegender Materie getragen wird. Dies geschieht, wenn der Wind die Wärme vom Körper wegführt.
Ein Wärmeisolator verlangsamt die Geschwindigkeit, mit der sich Wärme durch einen Bereich bewegen kann. Die Rate der leitenden Wärmeübertragung ist proportional zu einer Materialeigenschaft, die als Wärmeleitfähigkeit bezeichnet wird. Kupfer überträgt beispielsweise Wärme aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit schnell. Ein guter Isolator hat daher eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Tatsächlich hat Luft eine geringe Leitfähigkeit, aber sie neigt dazu, sich stark zu bewegen. Die Verwendung einer Decke wirkt als Wärmeisolator, da sie die Luft dazu zwingt, Wärme durch Wärmeleitung anstatt durch Konvektion zu übertragen.
Der zweite Sinn eines Isolators ist elektrisch. Ein elektrischer Isolator lässt keinen elektrischen Strom durch, da er eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Viele Faktoren beeinflussen die elektrische Leitfähigkeit, einschließlich der Temperatur, aber Elemente neigen dazu, entweder eine hohe oder eine niedrige Leitfähigkeit zu haben. Dies ist darauf zurückzuführen, dass verschiedene Elemente eine unterschiedliche Anzahl äußerer Elektronen aufweisen, was sich dahingehend ändert, wie einfach es ist, diese Elektronen freizusetzen. Metalle weisen beispielsweise eine hohe Leitfähigkeit auf, da ihre äußeren Elektronen leicht freizusetzen sind.
Viele andere Elemente und Verbindungen weisen eine hohe Anzahl an äußeren Elektronen auf, was ihre Freisetzung erschwert. Dies ist in der Regel bei Glas, Kunststoff, Porzellan und Gummi der Fall. Daher werden diese Materialien in Elektrogeräten verwendet, um elektrische Ströme auf einem begrenzten Pfad zu halten. Eine geringe elektrische Leitfähigkeit ist auch eine Eigenschaft von Luft und vielen anderen Gasen. Luft ist der einzige Isolator, der in Hochspannungsleitungen verwendet wird.