Isolation Thermique
isolation Thermique est le processus de réduction du transfert de chaleur entre les objets en contact thermique ou dans la gamme de radiatif de l’influence. Les isolations thermiques sont constituées de matériaux à faible conductivité thermique combinés pour obtenir une conductivité thermique du système encore plus faible., L’isolation thermique peut être réalisée avec des méthodes ou des processus spécialement conçus,ainsi qu’avec des formes et des matériaux appropriés.,
Voir aussi: conductivité thermique
du point de vue microscopique, le transport de l’énergie thermique dans les solides peut être généralement dû à deux effets:
- La migration des électrons libres
- ondes vibratoires en réseau (phonons)
lorsque les électrons et les phonons transportent de l’énergie thermique conduisant à un transfert de chaleur par conduction dans un solide, la conductivité thermique peut être exprimée comme suit:
k = ke + kph
les métaux en général ont une conductivité électrique élevée et une conductivité thermique élevée., Ces propriétés proviennent notamment du fait que leurs électrons externes (électrons libres) sont délocalisés. Leur contribution à la conductivité thermique est très élevée et est appelée conductivité thermique électronique, ke. En conséquence, les métaux sont de très bons conducteurs thermiques au lieu des isolants thermiques.
pour les solides non métalliques, k est déterminé principalement par kph, qui augmente à mesure que la fréquence des interactions entre les atomes et le réseau diminue. En fait, la conduction thermique en réseau est le mécanisme de conduction thermique dominant dans les non-métaux, sinon le seul., Dans les solides, les atomes vibrent autour de leurs positions d’équilibre (réseau cristallin). Les vibrations des atomes ne sont pas indépendantes les unes des autres, mais sont plutôt fortement couplées aux atomes voisins. La régularité de la disposition du réseau a un effet important sur kph, avec des matériaux cristallins (bien ordonnés) comme le quartz ayant une conductivité thermique plus élevée que les matériaux amorphes comme le verre.
Il faut ajouter, l’isolation thermique est principalement basée sur la très faible conductivité thermique des gaz., Les gaz possèdent de mauvaises propriétés de conduction thermique par rapport aux liquides et aux solides, et constituent donc un bon matériau d’isolation s’ils peuvent être piégés (par exemple dans une structure en forme de mousse). L’air et les autres gaz sont généralement de bons isolants. Mais le principal avantage est l’absence de convection. Par conséquent, de nombreux matériaux isolants (par exemple le polystyrène) fonctionnent simplement en ayant un grand nombre de poches remplies de gaz qui empêchent la convection à grande échelle., L’alternance de la poche de gaz et du matériau solide fait que la chaleur doit être transférée à travers de nombreuses interfaces, entraînant une diminution rapide du coefficient de transfert de chaleur.
Il faut noter que les pertes de chaleur des objets plus chauds se produisent par trois mécanismes (individuellement ou en combinaison):
- Conduction thermique
- Convection thermique
- rayonnement thermique
Jusqu’à présent, nous n’avons pas discuté du rayonnement thermique comme mode de pertes de chaleur. Le transfert de chaleur par rayonnement est médié par un rayonnement électromagnétique et ne nécessite donc aucun milieu pour le transfert de chaleur., En effet, le transfert d’énergie par rayonnement est le plus rapide (à la vitesse de la lumière) et il ne subit aucune atténuation dans le vide. Tout matériau dont la température est supérieure au zéro absolu dégage une certaine énergie rayonnante. La plupart de l’énergie de ce type se trouve dans la région infrarouge du spectre électromagnétique, bien qu’une partie se trouve dans la région visible. Afin de diminuer ce type de transfert de chaleur, des matériaux à faible émissivité doivent être utilisés. L’émissivité, ε, de la surface d’un matériau est son efficacité à émettre de l’énergie sous forme de rayonnement thermique et varie entre 0,0 et 1,0., En général, les métaux polis ont une très faible émissivité et sont donc largement utilisés pour réfléchir l’énergie rayonnante à sa source comme dans le cas des couvertures de Premiers secours.
