Un isolante è un materiale o un metodo che limita il trasferimento di calore o elettricità. Nel caso del calore, gli isolanti termici funzionano riducendo la velocità con cui il calore può viaggiare attraverso uno spazio. In genere, utilizzano materiali specifici e impediscono il movimento della materia che trasporta calore. Nel caso dell’elettricità, gli isolanti elettrici confinano una corrente elettrica in un percorso designato. In genere funzionano utilizzando un materiale con molte elezioni esterne, una condizione che causerà una bassa conduttività elettrica.
Il primo senso di un isolante è il senso termico. Un isolante termico aiuta a mantenere un oggetto alla stessa temperatura, caldo o freddo. In genere funziona affrontando la conduzione o la convezione, che sono due modalità di trasferimento del calore. La conduzione è il calore che si muove attraverso un materiale i cui atomi sono stazionari; questo tipo si riferisce al calore che può viaggiare attraverso un pezzo di metallo solido. La convezione, d’altra parte, è il calore interno trasportato dalla materia in movimento; questo si verifica quando il vento porta via il calore dal proprio corpo.
Un isolante termico funziona rallentando la velocità con cui il calore può spostarsi attraverso una regione. La velocità di trasferimento del calore conduttivo è proporzionale a una proprietà del materiale chiamata conduttività termica: il rame, ad esempio, trasferisce il calore rapidamente a causa della sua elevata conduttività termica. Un buon isolante, quindi, ha una bassa conducibilità termica. L’aria infatti ha una bassa conduttività, ma tende a muoversi molto. L’uso di una coperta funge da isolante termico perché costringe l’aria a trasferire calore per conduzione anziché per convezione.
Il secondo senso di un isolante è elettrico. Un isolante elettrico non consente il passaggio di corrente elettrica perché ha una bassa conduttività elettrica. Molti fattori influenzano la conduttività elettrica, inclusa la temperatura, ma gli elementi tendono ad avere una conduttività alta o bassa. Ciò è dovuto al fatto che elementi diversi hanno un numero diverso di elettroni esterni, il che cambia la facilità con cui liberare quegli elettroni. I metalli, ad esempio, tendono ad avere un’elevata conduttività perché i loro elettroni esterni sono facili da liberare.
Molti altri elementi e composti hanno un numero elevato di elettroni esterni, il che li rende difficili da liberare. Questo è generalmente il caso di vetro, plastica, porcellana e gomma. Pertanto, questi materiali vengono utilizzati negli apparecchi elettrici per mantenere le correnti elettriche su un percorso limitato. La bassa conduttività elettrica è anche una proprietà dell’aria e di molti altri gas. L’aria è l’unico isolante utilizzato su linee elettriche rialzate.