Conducibilità termica materiali isolanti
La Conduttività o conducibilità Termica è una delle proprietà fisiche possedute dai materiali e con la qual si misura il valore della capacità del materiale medesimo di essere attraversato dal calore.
Ad esempio un isolante termico, che è un materiale molto utilizzato in edilizia e in molte altre branche dell’industria, ha come caratteristica principale quella di opporre notevole resistenza al passaggio del calore, cioè ne costituisce una barriera; in altri termini l’isolante termico ha bassissima capacità a condurre il calore.
Si intuisce che, per un certo materiale isolante, tanto più alta è la sua capacità ad opporsi al passaggio di calore tanto più basso è il suo valore di conducibilità termica, tanto migliore è quel determinato isolante termico.
Praticamente se mettiamo a confronto due materiali con capacità isolanti termicamente del medesimo spessore, ma con conducibilità termica diversa, cioè uno con it= 0.034 W/mK e l’altro con it=0.036 W/mK, l’isolante termico migliore è senz’altro quello il cui valore è minore, ossia quello con conducibilità termica 0,034 W/mK; è quello l’isolante che, a parità di spessore, oppone maggiore resistenza e quindi si lascia attraversare da un flusso di calore inferiore.
Come sopra descritto quella che è la caratteristica precipua di un materiale isolante è dunque la Resistenza Termica del materiale che si considera e rappresenta l’efficacia con cui il materiale si oppone al flusso di calore, per cui un materiale molto efficace da questo punto di vista risulterà un ottimo isolante termico e quindi da un elevato valore della resistenza termica.
Questi concetti sono condensati nell’equazione: DT= Rcd x q che esprime quale sia la quantità di calore che si trasmette per conduzione attraverso una parete piana, di un determinato materiale, che è posta in condizioni che tra le due faccia esista una differenza di temperatura; dove DT , cioè la differenza di temperatura è il potenziale termico che innesca il flusso di calore q, mentre Rcd è il valore della resistenza propria de materiale che si oppone al passaggio del flusso di calore.
Si può notare l’analogia con la legge di Ohm ( DV=R x i) per circuiti elettrici con corrente continua.
Parete a più spessori
Nella maggioranza dei casi e delle applicazioni, però, la suddetta conduzione termica avviene in realtà tra pareti composte da più di uno spessore, si pensi a pareti composte da materiali diversi per conducibilità termica cioè alle pareti multistrato con conducibilità termica diversa da strato a strato.
Se consideriamo una parete composta da due strati isolanti con differente conducibilità termica l’equazione che regola il flusso sopra riportata si trasforma nella seguente: DT = (R1+R2) x q, dove Ri sono le diverse resistenze dei materiali considerati, l’equazione è formalmente identica alla prima, ma la resistenza che si oppone al passaggio di calore è rafforzata avendo un valore che sarà dato dalla somma delle singole resistenze proprie dei materiali componenti.
Lo stesso modo di procedere può essere generalizzabile considerando le pareti composte da più di due strati componenti. Per cui se consideriamo n il numero degli strati, l’equazione può anche scriversi come di seguito:
DT= S Ri x q per i che va da 1 a n cioè il flusso di calore per conduzione in una parete multistrato, con Ri che rappresenta la resistenza che ogni spessore di ogni singolo strato mobilita per opporsi al flusso di calore, funzione della diversa temperatura esistente tra le due facce estreme della parete.
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