Un isolant est un matériau ou une méthode qui limite le transfert de chaleur ou d’électricité. Dans le cas de la chaleur, les isolants thermiques fonctionnent en réduisant la vitesse à laquelle la chaleur peut traverser un espace. Généralement, ils utilisent des matériaux spécifiques et empêchent les matières caloporteuses de bouger. Dans le cas de l’électricité, les isolants électriques confinent un courant électrique à un chemin désigné. Ils fonctionnent généralement en utilisant un matériau avec de nombreuses élections externes, une condition qui entraînera une faible conductivité électrique.
Le premier sens d’un isolant est le sens thermique. Un isolant thermique permet de maintenir un objet à la même température, qu’il soit chaud ou froid. Il fonctionne généralement en s’attaquant à la conduction ou à la convection, qui sont deux modes de transfert de chaleur. La conduction est la chaleur qui se déplace à travers un matériau dont les atomes sont stationnaires ; ce type fait référence à la chaleur qui peut traverser un morceau de métal solide. La convection, par contre, est la chaleur interne transportée par la matière en mouvement ; cela se produit lorsque le vent éloigne la chaleur du corps.
Un isolant thermique fonctionne en ralentissant la vitesse à laquelle la chaleur peut se déplacer dans une région. Le taux de transfert de chaleur par conduction est proportionnel à une propriété matérielle appelée conductivité thermique – le cuivre, par exemple, transfère la chaleur rapidement en raison de sa conductivité thermique élevée. Un bon isolant a donc une faible conductivité thermique. En effet, l’air a une faible conductivité, mais il a tendance à beaucoup se déplacer. L’utilisation d’une couverture fonctionne comme un isolant thermique car elle force l’air à transférer la chaleur par conduction plutôt que par convection.
Le deuxième sens d’un isolant est électrique. Un isolant électrique ne permet pas à un courant électrique de le traverser car il a une faible conductivité électrique. De nombreux facteurs affectent la conductivité électrique, y compris la température, mais les éléments ont tendance à avoir une conductivité élevée ou faible. Cela résulte du fait que différents éléments ont un nombre différent d’électrons externes, ce qui modifie la facilité de libération de ces électrons. Les métaux, par exemple, ont tendance à avoir une conductivité élevée car leurs électrons externes sont faciles à libérer.
De nombreux autres éléments et composés ont un nombre élevé d’électrons externes, ce qui les rend difficiles à libérer. C’est généralement le cas pour le verre, le plastique, la porcelaine et le caoutchouc. Par conséquent, ces matériaux sont utilisés dans les appareils électriques pour maintenir les courants électriques sur un chemin restreint. Une faible conductivité électrique est également une propriété de l’air et de nombreux autres gaz. L’air est le seul isolant utilisé sur les lignes électriques surélevées.