¿Qué material es el mejor aislante térmico? – Experimento científico

Introducción

Imagínese entrando desde el final del invierno. Tan pronto como entras, la escarcha se derrite y estás libre del frío. ¿Por qué tu casa no es tan fría como el exterior? Es posible que esté pensando que tiene un calentador, por lo que, por supuesto, se mantiene caliente. Pero el calor siempre se mueve de donde hay más calor a donde hay menos calor, por lo que el calor en su hogar finalmente quiere salir. ¿Qué lo mantiene? La respuesta es un aislante térmico o un material que no conduce bien el calor. Si el material resiste el movimiento del calor, el calor permanece en su casa y lo mantiene caliente.

Hoy vamos a probar diferentes materiales para ver cuál es el mejor aislante térmico. Usaremos un secador de pelo como fuente de calor y mediremos la temperatura a cada lado del aislante. Puede probar cualquier material que desee, pero le sugeriremos algunos aquí: aluminio, celulosa, espuma de poliuritano y lana mineral, que se pueden comprar en ferreterías.

Materiales

• Dos tablas de madera contrachapada de 1/2 ” de grosor de aproximadamente 12 ” cuadradas.
• Dos clips grandes para carpetas
• Papel de aluminio
• Aislamiento de celulosa
• Espuma de poliuritano
• Madera mineral
• Secador de pelo
• Temporizador
• Termómetro infrarrojo con puntero láser, disponible en tiendas de ciencia en línea
• gobernante
• Tabla de datos

Pasos

1. Primero, coloque el primer tipo de aislamiento entre las tablas de madera contrachapada. Sujételo con los clips de la carpeta. Asegúrese de que sus clips sean lo suficientemente grandes para que el aislamiento no se comprima, sino que se mantenga en su lugar.

2. Mida el ancho del aislamiento. Será importante que utilice el mismo ancho de aislamiento para todos los materiales.

3. Luego, mida la temperatura en ambos lados del tablero y regístrelo como su temperatura para el minuto 0.

¡¡Consejo de Seguridad!! Los secadores de pelo pueden calentarse. Maneje la boquilla con cuidado y mantenga las manos fuera del camino.

4. Use el secador de pelo para calentar el lado opuesto de la tabla durante 3 minutos. Tome la temperatura de ambos lados nuevamente y registre sus resultados. Mueva el secador de pelo para que todas las partes de la tabla se calienten uniformemente.

5. Repita el paso 4 para todos los intervalos de 3 minutos.

Solución de problemas

Si tiene problemas para asegurar las placas juntas, también puede cambiar a abrazaderas en C, disponibles en tiendas minoristas de hardware y ciencia. Si no ve cambios en la temperatura, puede aumentar el ajuste de calor en el secador de pelo o calentar las tablas por un período de tiempo más largo.

Preguntas de discusión

¿Qué material fue el mejor aislante? ¿Fue el que predijeron?

¿Por qué cree que algunos materiales funcionaron mejor que otros como aislante térmico?

Cómo funciona

El calor se transfiere a través de tres vías, conducción, convección y radiación. La conducción es el proceso de transferencia de calor mediante el contacto de moléculas. Los mejores aislantes están hechos de fibras sueltas juntas para evitar que las moléculas choquen entre sí. La convección es la transferencia de calor a través del viento o las corrientes de agua. Los aisladores están diseñados con materiales sólidos, no con aire o agua, que pueden perder calor por convección. Por último, la radiación es transferencia de calor a través de ondas de luz o calor. Los buenos aislantes son sólidos u opacos e incluso reflectantes para evitar que los rayos de calor penetren en el lado más frío del edificio.

Tres tipos de transferencia de calor

Los aisladores se pueden medir por su conductividad térmica o qué tan bien conducen el calor. Los materiales con una alta conductividad térmica transfieren el calor fácilmente y son malos aislantes, como el aluminio que usó en este experimento. El aluminio tiene una conductividad térmica de 205 W / m K (Watts por metro Kelvin). Como metal, el aluminio gana y pierde electrones con facilidad, lo que permite que estas partículas transfieran calor por conducción al tocar otras moléculas. La espuma de poliuritano, por otro lado, tiene una conductividad térmica de 0.02 W / m K y, como probablemente haya observado, es mucho mejor para prevenir la transferencia de calor.

Se aplica espuma de poliuretano en aerosol al aislamiento de la carcasa

Aunque no utilizamos fibra de vidrio aquí por motivos de seguridad (es un fuerte irritante de los pulmones, los ojos y la piel), es uno de los aislantes más utilizados en las casas, con una conductividad térmica de 0,04 W / m K. Tiny Las hebras de lana y vidrio fundido tienen muchas bolsas de aire entre ellas, lo que impide la conducción. Las fibras también evitan cualquier movimiento de aire, lo que evita la convección y el color rosa opaco y famoso también evita la pérdida de calor por radiación.