المواد العازلة للحرارة

يُعرّف العازل الكهربائي عادةً على أنّه مادة غير موصلة، إلا أنّه في الواقع يوصف بشكل أفضل على أنّه موصل ضعيف أو مادة عالية المقاومة لتدفق التيار الكهربائي، حيث تتم مقارنة المواد العازلة والموصلة المختلفة مع بعضها البعض عن طريق ثابت المواد وهو المقاومية، إذ تُستخدم العوازل لفصل الموصلات عن بعضها البعض أو فصلها عن الهياكل المحيطة بها، فهي تُشكل حاجزًا بين الأجزاء النشطة للدارة الكهربائية وتحدد حركة تدفق التيار إلى الأسلاك أو إلى أيّ مسار موصل حسب الرغبة، حيث يُعتبر عزل الدوائر الكهربائية ضروريًا للتشغيل الناجح لجميع الأجهزة الكهربائية والإلكترونية[١]، فالعازل هو أيّ مادة تمنع مرور الكهرباء أو الحرارة أو الصوت من منطقة إلى أخرى، وفي هذا المقال سيتم الحديث عن المواد العازلة للحرارة.[٢]
المواد العازلة للحرارة
يعرّف العزل الحراري على أنّه الحد من انتقال الحرارة بين الأجسام في الاتصال الحراري أو في نطاق التأثير الإشعاعي أيّ نقل الطاقة الحرارية بين الأجسام ذات درجات الحرارة المختلفة، حيث يمكن تحقيق العزل الحراري بطرق أو عمليات هندسية خاصة، وكذلك مع أشكال ومواد مناسبة للجسم المراد عزله، إذ أنّ التدفق الحراري هو نتيجة حتمية للتلامس بين الأجسام ذات درجات الحرارة المختلفة، كما يوفر العزل الحراري منطقة عزل حيث يتم انخفاض التوصيل الحراري أو ينعكس الإشعاع الحراري بدلاً من امتصاصه من قِبل الجسم ذو درجة الحرارة المنخفضة، حيث تقاس قدرة المادة على العزل كمعكوس الموصلية الحرارية، إذ أنّ الموصلية الحرارية المنخفضة تعادل القدرة العازلة المرتفعة أيّ قيمة المقاومة.[٣]
ودائمًا ما يعود السبب وراء بقاء البيوت دافئة في فصل الشتاء إلى وجود المواد العازلة للحرارة، والتي تمنع انتقال الحرارة من منطقة إلى أخرى، فإذا كان هناك المزيد من الحرارة في المنزل مثلًا مقارنة بالخارج، فإنّ الحرارة ستبدأ بالتدفق من المنزل إلى الخارج، ولكن هذا ليس هو المطلوب ليتم تدفأة المنازل، لذلك وضع عمال البناء مواد خاصة تسمى العوازل الحرارية في الجدران لمنع الحرارة من الهرب، ومن أهم الأمثلة على المواد العازلة للحرارة تتمثل بما يأتي:[٢]
الألياف الزجاجية
تُعتبر الألياف الزجاجية واحدة من العوازل الأكثر فعالية وشائعة الاستخدام خصوصًا في المنازل، فهي مصنوعة من ألياف صغيرة من الزجاج المنسوجة معًا، وتظهر كأشياء رقيقة وردية اللون قد تراها في عِلِّيَّةُ المنزل، فهي ملائمة لكي توجد بين الجدران الداخلية والخارجية للمنزل، حيث تمنع انتقال الحرارة من الهواء داخل المنزل إلى الجدران الموجودة خارج المنزل وفي النهاية في الهواء الطلق.
الألواح البلاستيكية
يتم أيضًا استخدام الألواح البلاستيكية مثل الألواح المصنوعة من البوليسترين أو الرغوة البلاستيكية كعازل للحرارة، كما أنّ هناك أيضًا عدة أنواع من العوازل التي يمكن إعادة تدويرها، على الرغم من أنها ليست فعالة مثل الألياف الزجاجية، إذ يُصنع الصوف المعدني والسليلوز من معظم المواد المعاد تدويرها كما يتم استخدام مواد طبيعية أخرى مثل القش والقنب أحيانًا.
المواد الموصلة للحرارة
يُعرّف التوصيل الحراري على أنّه نقل الطاقة الحرارية الداخلية عن طريق التصادم المجهري للجزيئات وحركة الإلكترونات داخل الجسم، حيث تقوم جزيئات التصادم المجهرية والتي تشمل الجزيئات، الذرات والإلكترونات بنقل الطاقة الحركية المجهرية غير المنتظمة والطاقة الكامنة، إذ يحدث التوصيل في جميع المراحل المتضمنة في تكوين المواد الصلبة، السوائل، الغازات والأمواج، كما أنّ معدل انتقال الطاقة على شكل حرارة بين جسمين هو اقتران فرق وتدرج الحرارة بين جسمين وخصائص الموصل الذي ينقل الحرارة[٤]، ومن أهم المواد الموصلة للحرارة الألماس، الذهب والفضة.[٥]