Qual è la conducibilità termica della plastica?

E in particolare, com’è il comportamento del polivinilcloruro sotto questo aspetto? Nell’articolo, raccontiamo che cos’è la conduttività termica dei materiali, perché sono definiti isolanti o conduttori, e quale unità di misura si utilizza per analizzarli sotto questo aspetto.

Il PVC è un materiale caratterizzato da bassa conducibilità termica ed è per questo motivo un buon isolante termico, utile nell’edilizia e nel settore industriale.

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Cosa si intende per conducibilità termica

Anche i fenomeni fisici hanno due nomi: succede per la conducibilità termica, o conduttività termica dei materiali, una proprietà che qui ci interessa approfondire.

Quando se ne parla, si varca il territorio della termodinamica, un ramo della fisica che studia gli scambi di energia, di calore. La conducibilità termica ne è una degna rappresentante perché fa riferimento alla capacità di un materiale di trasmettere calore per conduzione termica, quando convezione e irraggiamento giocano un ruolo trascurabile.

Si tratta di una vera e propria grandezza fisica, cioè una proprietà di un oggetto o un fenomeno esprimibile attraverso un numero, ossia misurabile. Dipende dalle caratteristiche del materiale, come per esempio dalla porosità, che influisce sui fononi implicati nel fenomeno, “quasiparticelle” utili nella comprensione di conduzione termica, elettrica e del suono.

Qual è l’unità di misura della conducibilità termica

L’unità di misura della conducibilità termica è indicata dalla lettera “k” ed espressa dal rapporto tra watt e metri per kelvin, cioè tra potenza e lunghezza per temperatura.
Dividendo e divisore che costituiscono l’unità di misura danno una descrizione del fenomeno della conducibilità termica.

Esprimono la misura della quantità di calore che attraversa un materiale nell’unità di tempo, considerando uno spessore di un metro, una superficie di un metro quadrato, e una differenza tra le due facce del materiale di 1ºK.
La conducibilità termica è proprio la misura che viene così ottenuta.

Quando la conducibilità termica è migliore

A seconda della misura della conducibilità termica, un materiale è definito conduttore oppure isolante.

I metalli sono buoni conduttori, mentre invece materiali come plastica, legno, calcestruzzo e vetro sono isolanti. Se non ci sono alleati nel far la staffetta del calore, sono però eccellenti strumenti per impedire la dissipazione di energia. Questa caratteristica è importantissima nel settore dell’edilizia residenziale ma anche industriale.

Infatti, limitare gli scambi energetici tra interno ed esterno di un locale, un edificio o un capannone, favorisce risparmio energetico, benessere ed eccellenza dei processi.

Che cosa vuol dire bassa conducibilità termica

Quando parliamo di “bassa conducibilità termica”, o definiamo un materiale come “cattivo conduttore termico”, diciamo che la struttura del materiale ostacola il passaggio del calore.
Immaginando di riscaldare una superficie di un metro quadrato di un materiale spesso un metro che presenta bassa conducibilità termica, la superficie opposta difficilmente raggiungerà la stessa temperatura della prima.
Questa proprietà dei materiali isolanti è molto ricercata nell’edilizia perché consente di riscaldare gli edifici con un consumo energetico limitato, di cui beneficiano ambiente e portafoglio.

Conduttività termica bassa nel settore industriale

Gli isolanti sono un bene prezioso anche nel settore industriale, sia per capannoni ed edifici dove si svolgono attività produttive o di stoccaggio, sia per macchinari, forni e reattori che funzionano ad altissime temperature. Grazie ai materiali isolanti, è possibile ottenere la coibentazione di locali, edifici e apparecchiature.

Nell’industria, strati isolanti fanno sì che le superfici di macchine all’interno caldissime siano a una temperatura non pericolosa per il personale.

Valori di conduttività termica degli isolanti

Gli isolanti termici realizzati con materiali tradizionali hanno valori di conducibilità termica che variano tra 0,09 e 0,031 W/mK.
Materie plastiche come il poliuretano, caratterizzate da una fase gassosa, offrono una conduttività termica inferiore, che arriva agli 0,026 W/mK.

Infine, esistono materiali di ultima generazione con micropori senz’aria, o che catturano le molecole di gas, ottenuti con l’ausilio di nanotecnologie, che assicurano una conduttività termica di soli 0,020 W/mK.

La conducibilità termica della plastica

I materiali plastici sono caratterizzati da una bassa conducibilità termica che li rende adatti ad applicazioni in cui è richiesto di minimizzare la dissipazione del calore. Sono state, però, realizzate anche plastiche conduttive con l’obiettivo di soddisfare esigenze specifiche di alcuni settori della produzione.

Sebbene la loro conduttività termica non sia paragonabile a quella dei metalli, le plastiche di questo tipo offrono alcuni vantaggi:

• sono più leggere rispetto ai metalli;
• resistono maggiormente all’ossidazione.

Applicazioni delle plastiche conduttive

Le materie plastiche conduttive sono utilizzate in applicazioni dei settori elettrico, elettronico e termotecnico.
Per esempio, le fabbriche le usano per realizzare:

• sovrastampaggio di bobine;
• incapsulamenti;
• basi per avvolgimenti;
• lampade, circuiti e processori;
• dissipatori destinati a motori elettrici;
• scambiatori di calore per contesti dove sono presenti agenti chimici aggressivi.

La conduttività termica del PVC

Il PVC come si comporta sotto l’aspetto della conducibilità termica?

La misura della sua capacità di trasmettere calore è di 0,14 W/mK. Si può considerare, quindi, un buon isolante, tra i materiali tradizionali utilizzati per minimizzare la dissipazione di energia. Per questo motivo, il polivinilcloruro è usato nell’edilizia per la costruzione e installazione di serramenti e infissi.

In altri settori della produzione, il cloruro di polivinile si trova in spazi di produzione o di stoccaggio di merci e semilavorati, per esempio sotto forma di porte a bandelle.

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