Che cos'è un isolante?
Un isolante è un materiale o un metodo che limita il trasferimento di calore o elettricità. Nel caso del calore, gli isolanti termici funzionano riducendo la velocità con cui il calore può spostarsi attraverso uno spazio. Generalmente, usano materiali specifici e impediranno al materiale trasportatore di calore di muoversi. Nel caso dell'elettricità, gli isolanti elettrici limitano una corrente elettrica a un percorso designato. In genere funzionano utilizzando un materiale con molte elezioni esterne, una condizione che causerà una bassa conduttività elettrica.
Il primo senso di un isolante è il senso termico. Un isolante termico aiuta a mantenere un oggetto alla stessa temperatura, sia calda che fredda. In genere funziona indirizzando la conduzione o la convezione, che sono due modalità di trasferimento del calore. La conduzione è il calore che si muove attraverso un materiale i cui atomi sono stazionari; questo tipo si riferisce al calore che può viaggiare attraverso un pezzo di metallo solido. La convezione, d'altra parte, è il calore interno trasportato con materia mobile; questo si verifica quando il vento trasporta il calore lontano dal proprio corpo.
Un isolante termico funziona rallentando la velocità con cui il calore può spostarsi attraverso una regione. La velocità di trasferimento del calore conduttivo è proporzionale a una proprietà del materiale chiamata conducibilità termica — il rame, ad esempio, trasferisce il calore rapidamente a causa della sua alta conducibilità termica. Un buon isolante, quindi, ha una conduttività termica bassa. In effetti, l'aria ha una bassa conduttività, ma tende a muoversi molto. L'uso di una coperta funge da isolante termico perché forza l'aria a trasferire calore attraverso la conduzione anziché la convezione.
Il secondo senso di un isolante è elettrico. Un isolante elettrico non consente a una corrente elettrica di fluire attraverso di essa perché ha una bassa conduttività elettrica. Molti fattori influenzano la conducibilità elettrica, compresa la temperatura, ma gli elementi tendono ad avere una conducibilità alta o bassa. Questo perché diversi elementi hanno un diverso numero di elettroni esterni, il che cambia la facilità con cui si liberano quegli elettroni. I metalli, ad esempio, tendono ad avere un'alta conduttività perché i loro elettroni esterni sono facili da liberare.
Molti altri elementi e composti hanno un elevato numero di elettroni esterni, il che li rende difficili da liberare. Questo è generalmente il caso di vetro, plastica, porcellana e gomma. Pertanto, questi materiali vengono utilizzati negli apparecchi elettrici per mantenere le correnti elettriche su un percorso limitato. La bassa conduttività elettrica è anche una proprietà dell'aria e di molti altri gas. L'aria è l'unico isolante utilizzato sulle linee elettriche rialzate.