Considera una losa hecha de dos paredes separadas por aire. ¿Por qué necesitamos material aislante entre las dos paredes? La conductividad térmica del aire es menor que la mayoría de las conductividades térmicas de los materiales aislantes y la convección no puede ser un problema en el volumen cerrado: el aire caliente se eleva, ¿y qué? no irá más allá que la parte superior de la cavidad.
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Doodles
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Puedes pensar en la conductividad térmica como una medida de lo fácil que el calor fluirá a través del material mientras está estacionario. La baja conductividad térmica del aire significa que tarda mucho tiempo en difundirse a través de un bolsillo de aire.
Si se permite que el aire se mueva, sin embargo, esta intuición se va por la ventana. El aire en contacto con una pared se calienta y sube, y la circulación resultante hace que entre en contacto con la otra pared. De esta manera, el calor no necesita difundirse a través del aire, ya que está siendo transportado por el flujo de aire a granel.
Los materiales aislantes como el fibra de vidrio soplado (o un suéter de lana) son buenos aislantes precisamente porque atrapan muchos pequeños bolsillos de aire, lo que detiene la convección y obliga al calor a fluir de manera difusiva. Una vez que no hay convección, la baja conductividad térmica de los bolsillos de aire hace que el material sea un buen aislante. Es cierto que la conductividad térmica del material de atrapamiento suele ser mayor que la conductividad térmica del aire en sí, pero ese es el precio (bastante modesto) que debemos pagar por detener la convección.
10sw33
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Si la brecha de aire entre las paredes es más ancha que aproximadamente 0.5 pulgadas, la pared cálida calentará el aire, haciéndolo subir. La pared fría enfriará el aire, haciéndolo caer. Esto creará un flujo de aire circulante entre las paredes que transferirá calor a través de la brecha en mayor medida de lo esperado. La aislación entre las paredes actúa como una barrera a la circulación del aire, lo cual disminuye en cierta medida la transferencia de calor a través de la brecha.
Nótese que esta es la razón exacta por la cual los paneles en ventanas de doble panel están espaciados aproximadamente a 0.5 pulgadas de distancia. Con ese espacio, el aire ascendente y descendente en la brecha entre los paneles "luchan" entre sí, y evitan que se forme la circulación del aire.
Taufeeque Sifat
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Complementando las excelentes respuestas sobre convección; algo de calor también puede transferirse a través de la radiación, si las superficies internas de las dos paredes no están tratadas para contrarrestar esto. Tanto la pared caliente como la fría radiarán, pero a diferentes ritmos, y esto resulta en un flujo de calor equilibrado.
Un cálculo rápido utilizando [1] indica que una pared a 25 °C radiará 85 W/m2 a una pared a 0 °C, si las paredes tienen una emisividad arbitraria de 0.64.
Colocar un material bloqueador de infrarrojos entre las paredes disminuye este modo de transferencia de calor.
[1] https://www.engineeringtoolbox.com/radiation-heat-transfer-d_431.html
michael nettleton
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