ما-هو-العزل-الحراري

المواد العازلة

تكون بعض المواد في شكل نقي عبارة عن عوازل لكنها رغم ذلك تتصرف بخلاف ذلك إذا كانت مخلوطة بكميات صغيرة من عناصر أخرى، وعلى سبيل المثال، فمعظم أنواع السيراميك عبارة عن عوازل ممتازة، ولكن إذا تم خلط أنواع مواد أخرى معها فإنها تتصرف كمواد موصلة وليست مواد عازلة، وأيضًا الماء النقي عبارة عن عازل، في حين أنّ المياه غير النقية تمامًا تعمل بشكل ضعيف كمادة عازلة، وتجدر الإشارة إلى أنّ شكل وحجم المادة يؤثر على كونها مادة عازلة أم لا، ومن المواد العازلة: المطاط والزجاج والماس والخشب والقطن والبلاستيك والأسفلت والكوارتز والخزف، وسيتناول هذا المقال الإجابة عن سؤال:"ما هو العزل الحراري؟".^[١]

خصائص المواد العازلة

قبل توضيح الإجابة عن سؤال: "ما هو العزل الحراري؟" تجدر الإشارة إلى أن العوازل الحرارية تهدف إلى تقليل معدّل انتقال الحرارة من خلال طرق كالتوصيل أو الإشعاع، وفي سبيل ذلك تشترك جميع العوازل في بعض الخصائص التي يمكن توضيحها فيما يأتي: ^[٢]

• التوصيلية الحرارية: أفضل العوازل الحرارية لديها أدنى قدر من التوصلية الحرارية، فهذه الخاصية في الأساس تقيس مدى قدرة الحرارة على توصيل كتلتها، وكلما انخفض قياس التوصيلية قلّ قدر ما تستطيع المادة توصيله من الحرارة، مما يمكّنها من حجز الحرارة أو حماية محتوياتها الداخلية من الحرارة الخارجية.
• مقاومة الحرارة: يجب أن تكون العوازل الحرارية أيضًا مقاومة للحرارة، ومن المحتمل أن تكون عرضة للحرارة على أسطحها بسبب عدم قدرة الحرارة على الحركة من خلالها.
• نفاذية الهواء: نفاذية الهواء هي خاصية تسمح للهواء بالمرور عبر مسام تلك المواد العازلة، وارتفاع نفاذية الهواء يعني انخفاض مستوى التوصيل الحراري.

ما هو العزل الحراري

للإجابة عن سؤال: "ما هو العزل الحراري؟" ينبغي توضيح أن العزل الحراري هو الحد من انتقال الحرارة، أي الحد من نقل الإلكترونات الموجودة في الذرة على طاقات معينة محددة بشكل جيد، وحسب طاقاتها تشغل الإلكترونات مستويات طاقة معينة، ففي الذرة النموذجية يوجد العديد من الإلكترونات، فتمتلئ مستويات الطاقة المنخفضة بموجب قاعدة ميكانيكية الكم المعروفة باسم مبدأ استبعاد باولي، وفي المواد الصلبة يكون عدد الذرات وبالتالي عدد المستويات كبيرًا جدًا، وتتداخل معظم مستويات الطاقة الأعلى بشكل مستمر باستثناء بعض النطاقات التي لا توجد فيها مستويات على الإطلاق، ويشار إلى المناطق التي ليس لها مستويات طاقة باسم فجوات النطاق.^[٤]

إنّ أعلى مستويات طاقة تشغلها الإلكترونات هي مستويات التكافؤ، وفي المواد العازلة حراريًا، تملأ الإلكترونات مستويات التكافؤ بالكامل، ولا يمكن أن تتحرك الإلكترونات تحت تأثير مجال كهربائي إلا إذا أعطيت طاقة كافية لعبور مستويات الطاقة، وبالنسبة للعديد من المواد بما في ذلك المعادن، تميل مقاومة تدفق الشحنة إلى الزيادة مع درجة الحرارة، لذلك فإنّ مقاومة العوازل تتناقص بسرعة مع درجة الحرارة التي يتم استخدامها غالبًا في توضيح ما هو العزل الحراري وما هي التوصيلية الكهربائية، إذ تؤدي زيادة الطاقة الحرارية إلى ملء بعض الإلكترونات في مستويات الطاقة بحيث تخضع لتأثير التيار الكهربائي، وهذا ينعكس على استخداماته المتعددة، حيث تُستخدم العوازل الكهربائية لعقد الموصلات الكهربائية أو فصلها عن بعضها البعض وعن الأجسام المحيطة، حيث تُشكّل العوازل حاجزًا بين الأجزاء النشطة من الدائرة الكهربائية، وتحصر تدفق التيار على الأسلاك أو مسارات التوصيل الأخرى، ويعد عزل الدوائر الكهربائية مطلبًا ضروريًا للتشغيل الناجح لجميع الأجهزة الكهربائية والإلكترونية، إذ إنّها تعتمد عليه اعتمادًا أساسيًا، ويتم استخدام أنواع مختلفة من المواد الشائعة كعوازل كهربائية، ويتم تفضيل مواد عازلة عن أخرى تبعًا لأغراض استخدامها.^[٥]

المراجع[+]

1. ↑ "10 Examples of Electrical Conductors and Insulators", www.thoughtco.com, Retrieved 01-11-2019. Edited.
2. ↑ "Properties of Thermal Insulators", sciencing.com, Retrieved 01-11-2019. Edited.
3. ↑ "Thermal insulation", www.wikiwand.com, Retrieved 01-11-2019. Edited.
4. ^ ^{أ ب} "Electricity", www.britannica.com, Retrieved 01-11-2019. Edited.
5. ^ ^{أ ب} "Insulator", www.britannica.com, Retrieved 01-11-2019. Edited.