Insulasi termal

Insulasi termal (isolasi termal, isolasi panas) adalah metode atau proses yang digunakan untuk mengurangi laju perpindahan panas/kalor. Panas atau energi panas (kalor) bisa dipindahkan dengan cara konduksi, konveksi, dan radiasi atau ketika terjadi perubahan wujud. Mengenai insulasi termal, hanya dibicarakan perpindahan panas secara konduksi, konveksi, dan radiasi. Aliran panas dapat dikendalikan dengan proses ini, tergantung pada sifat material yang dipergunakan. Bahan yang digunakan untuk mengurangi laju perpindahan panas itu disebut isolator atau insulator. Panas dapat lolos meskipun ada upaya untuk menutupinya, tetapi isolator mengurangi panas yang lolos tersebut.
Isolasi termal dapat menjaga wilayah tertutup seperti bangunan atau tubuh agar terasa hangat lebih lama dari yang sewajarnya, tetapi itu tidak mencegah hasil akhirnya, yaitu masuknya dingin dan keluarnya panas. Isolator juga dapat bekerja sebaliknya, yaitu menjaga bagian dalam suatu wadah terasa dingin lebih lama dari biasanya. Insulator digunakan untuk memperkecil perpindahan energi panas.
Kemampuan insulasi suatu bahan diukur dengan konduktivitas termal (k). Konduktivitas termal yang rendah setara dengan kemampuan insulasi (resistansi termal atau nilai R) yang tinggi. Dalam teknik termal, sifat-sifat lain suatu bahan insulator atau isolator adalah densitas (ρ) dan kapasitas panas spesifik (c).

Radiasi termal dan pelindung radiasi

Radiasi termal terdiri dari seluruh jenis panjang gelombang cahaya, tetapi sebagian besar energi yang diradiasikan pada suhu ruangan berbentuk gelombang inframerah. Radiasi tidak membutuhkan medium untuk mengalirkan kalor karena panas diradiasikan dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Besarnya energi yang diradiasikan berbanding lurus dengan luas permukaan dan emisivitas. Setiap objek bersuhu di atas nol mutlak pasti meradiasikan energi. 

Pelindung radiasi menunjuk pada sifat emisivitas dan penyerapan yang rendah, dan reflektivitas yang tinggi. Pada jenis benda tersebut, energi yang diserap jauh lebih kecil daripada energi yang dipantulkan. Logam yang disemir dengan sangat baik memiliki sifat pelindung radiasi yang baik. Kebalikannya, benda gelap akan memiliki emisivitas dan penyerapan yang tinggi, serta reflektivitas yang rendah. Pada material jenis ini, energi yang diserap akan lebih tinggi daripada yang dipantulkan (lihat benda hitam).

Konduksi termal dan pelindung konduktif

Konduksi termal terjadi jika panas mengalir melalui medium dan tidak disertai perpindahan molekul penyusun material tersebut. Laju kalor yang mengalir berbanding lurus dengan ketebalan, perbedaan temperatur, dan konduktivitas termal. 

Sebagian besar gas, termasuk udara, adalah konduktor yang buruk, insulator yang baik. Pelindung konduktif pada umumnya adalah lapisan material yang mampu menahan laju transfer panas. Sebagai contoh, styrofoam yang memiliki banyak rongga yang diisi udara.

Konveksi termal dan pelindung konvektif

Konveksi termal terjadi ketika panas mengalir melalui medium dan disertai perpindahan molekul penyusun material tersebut. Perpindahan molekul tersebut terjadi karena perbedan massa jenis akibat pemuaian akibat panas sehingga terjadi suatu aliran. Konveksi bisa diredam dengan cara membagi medium konvektif menjadi beberapa bagian untuk mencegah terbentuknya aliran.

Pakaian

Pakaian dipergunakan untuk mempertahankan temperatur tubuh manusia. 

Untuk memungkinkan dipergunakannya pakaian di lingkungan yang panas, bahan pakaian harus memungkinkan bagi keringat untuk menguap. Antisipasi yang baik ketika cuaca panas adalah dengan menyediakan aliran udara dalam pakaian sehingga udara dapat masuk dan pendinginan oleh keringat dapat terjadi. Keringat menguap karena menyerap panas tubuh, sehingga jika uap jenuh di dalam pakaian, tubuh akan semakin panas. Untuk melawan dingin, mengaplikasikan beberapa lapis pakaian mungkin berguna untuk mempertahankan panas tubuh. Dalam cuaca yang dingin, panas tubuh dapat menghilang dari pakaian karena angin, perbedaan temperatur, dan radiasi. Hal ini juga berlaku untuk aksesoris pakaian lainnya (sepatu, topi, dan sebagainya).

Sistem mekanik

Sistem pemanasan dan pendinginan ruangan menyalurkan panas ke seluruh bangunan melalui jaringan pipa atau saluran. Insulasi pipa dapat mengurangi pemborosan energi ke ruangan yang tidak perlu dipanasi dan mencegah pengembunan atau kondensasi pada jaringan pipa yang beku atau terekspos pada suhu rendah. Insulasi pipa juga digunakan pada jaringan pipa air minum untuk menghindari pembekuan pipa untuk periode yang diinginkan.

Otomotif

Mesin pembakaran internal menghasilkan panas dalam jumlah besar selama siklus pembakaran (combustion). Hal ini memberi efek negatif bila mencapa sejumlah komponen yang peka terhadap panas, seperti sensor, aki, dan motor starter. Akibatnya, insulasi termal sangat diperlukan untuk mencegah panas dari exhaust mencapai komponen-komponen ini.

Perjalanan luar angkasa

Wahana antariksa memiliki banyak kebutuhan insulasi. Insulasi yang dibutuhkan harus ringan, karena penambahan massa berarti penambahan biaya peluncuran. Di luar angkasa tidak ada atmosfer yang melindungi dari sinar matahari sehingga setiap objek akan dipanaskan oleh matahari dalam sekejap. Di luar angkasa, panas tidak bisa dikonveksikan ataupun dikonduksikan ke objek lain. Insulasi berlapis, lempengan emas, umumnya menutupi satelit dan kendaraan luar angkasa, yang berguna untuk mengontrol radiasi termal. Peluncuran dan kembalinya wahana antariksa ke bumi mengakibatkan tekanan pada wahana antariksa, sehingga ketahanan insulator sangat dibutuhkan (lihat kasus Pesawat Ulang Alik Columbia). Proses kembalinya wahana antariksa ke bumi menghasilkan panas yang tinggi ketika menyentuh atmosfer sehingga membutuhkan insulator dengan sifat termal yang sangat baik, seperti karbon komposit di bagian hidung dan lapisan silika pada badan pesawat ulang alik.