Tipologie di conducibilità termica: conduttori e isolanti

Quali sono le tipologie di conducibilità termica dei materiali? In base al valore di λ, i materiali si dividono in conduttori, che lasciano passare il calore facilmente, e isolanti, che lo frenano. In questo articolo vediamo come si definisce la conducibilità termica e quali sono le differenze tra le due categorie.

Cos’è la conducibilità termica

La conducibilità termica, detta anche conduttività termica, descrive il passaggio di calore attraverso un corpo. Il passaggio avviene quando c’è una differenza di temperatura tra due zone.

In termini precisi, è il rapporto tra il flusso di calore che attraversa una sezione e il gradiente di temperatura. Il calore procede a velocità costante, in direzione perpendicolare alla sezione. Per una spiegazione più completa leggi l’articolo su cos’è la conducibilità termica di un materiale.

Come si misura: il valore λ

In fisica la conducibilità termica si indica con la lettera greca λ (lambda). Si misura in W/(mK), oppure in kcal/(hm°C) nel sistema tecnico.

Ogni materiale ha un suo valore di λ. Più è alto, più il calore attraversa facilmente il materiale. Più è basso, maggiore è la resistenza al passaggio di energia.

Questa proprietà guida la scelta dei materiali in moltissimi campi. Si va dal riscaldamento domestico all’edilizia, fino agli scambiatori di calore usati nell’industria e nelle auto.

Le tipologie di conducibilità termica: i conduttori

I materiali con λ elevato si chiamano conduttori termici. In questi materiali il calore passa facilmente e velocemente, finché non si raggiunge l’equilibrio di temperatura.

I migliori conduttori sono i metalli. Ecco alcuni valori indicativi a 20 °C:

• argento: circa 420 W/mK;
• rame: circa 395 W/mK;
• oro: circa 300 W/mK;
• alluminio: circa 210 W/mK.

Se si scalda un’estremità di una sbarra di metallo, il calore si propaga in fretta a tutta la sbarra. A livello microscopico, il calore aumenta l’agitazione delle molecole. Queste trasmettono il movimento alle molecole vicine e l’energia si diffonde nel materiale.

Le tipologie di conducibilità termica: gli isolanti

I materiali con λ basso si chiamano isolanti. Nella loro struttura il calore incontra una forte resistenza che ne ostacola il passaggio.

Se si ripete l’esperimento con una sbarra isolante, la temperatura sale poco e il calore quasi non arriva all’altra estremità. Più il valore di λ è basso, migliore è l’effetto isolante.

Per questo gli isolanti sono fondamentali in edilizia. Una buona coibentazione riduce molto l’energia necessaria per riscaldare e raffrescare gli ambienti. I materiali più efficaci sono confrontati nell’articolo sulla conducibilità termica e i materiali più isolanti.

Conducibilità termica e materiali da costruzione

Nella scelta di un materiale da costruzione la conducibilità termica non è l’unico dato da considerare. Contano anche massa, inerzia e capacità termica, che influenzano il comfort estivo.

I valori dei materiali più usati in edilizia sono raccolti nell’articolo sulla conduttività termica dei materiali da costruzione. Per evitare dispersioni bisogna anche progettare con cura i nodi della parete, come spiegato nella guida ai ponti termici.