مقاله عایق های صوتی و حرارتی

این مقاله به بررسی انواع عایق های صوتی و حرارتی پرداخته و ویژگی ها و کاربردهای آن ها را در کاهش انتقال صدا و حفظ دما در ساختمان ها و محیط های صنعتی بررسی می کند. عایق های صوتی و حرارتی با استفاده از مواد مختلف، بهبود کیفیت محیط و کاهش مصرف انرژی را فراهم می کنند.

نگاه اجمالی
هر فردی که با مباحث علم فیزیک آشنایی داشته باشد، به خوبی می داند که مفاهیم ارتعاش و موج، در بسیاری از شاخه های فیزیک و مکانیک، یا به صورت مستقیم نقش دارند یا به عنوان ابزار تحلیل و درک سایر پدیده ها مورد استفاده قرار می گیرند. اگر گفته شود که بدون شناخت دقیق ویژگی های ارتعاشات، یادگیری فیزیک و مکانیک کلاسیک ممکن نیست، شاید سخنی اغراق آمیز به نظر نرسد.

در این میان، ارتعاشات و فیزیک امواج، به ویژه در حوزه های نور و صوت، از جایگاه ویژه ای برخوردارند. در واقع، بخش عمده ای از مباحث این دو شاخه علمی، چیزی جز بررسی خواص ارتعاش و رفتار موج ها نیست. اهمیت این مفاهیم آن قدر بنیادی است که می توان گفت فهم کامل بسیاری از پدیده های فیزیکی، بدون تسلط بر اصول ارتعاش و موج، امکان پذیر نخواهد بود.

تاریخچه
زندگی سرشار از صداست و انسان همواره در جست وجوی صداهای دل انگیز و حیاتی است، در حالی که از اصوات ناخوشایند و تهدیدآمیز گریزان می باشد. به طور کلی، می توان گفت که با پیشرفت زمان، توجه بشر به حس شنوایی و کیفیت صوت بیش از پیش افزایش یافته است. رشد چشمگیر فناوری های صوتی نظیر تلفن، رادیو، فونوگراف، ضبط صوت، صداگذاری روی فیلم و تولید فیلم های ناطق، گواهی روشن بر این واقعیت است.

با توجه به اهمیتی که آکوستیک یا علم صدا دارد، انتظار می رود که این دانش جایگاهی بنیادی در تاریخ علم فیزیک یافته باشد؛ با این حال، برخلاف این انتظار، علم آکوستیک در مقایسه با دیگر شاخه های فیزیک، سهم اندکی در متون تاریخی داشته و تا حدودی به فراموشی سپرده شده است. یکی از دلایل این کم توجهی، آن است که اصول اساسی مربوط به تولید، انتقال و دریافت صوت، از دیرباز در اندیشه های انسانی شکل گرفته و همان مفاهیم، با اندکی اصلاح، امروزه نیز مورد پذیرش اند.

بخش های اصلی علم آکوستیک عبارت اند از:
تولید صوت
هنگامی که به یک جسم جامد ضربه وارد می شود، صدا تولید می گردد. در برخی شرایط، این صدا برای گوش انسان خوشایند و دلپذیر است، و همین ویژگی، بنیان شکل گیری علم موسیقی را تشکیل می دهد؛ دانشی که قرن ها پیش از اختراع ابزارهای ضبط صدا وجود داشته است.

با این حال، موسیقی در دوران های گذشته بیشتر به عنوان یکی از هنرهای ظریف شناخته می شد تا موضوعی برای بررسی علمی. این واقعیت پذیرفته شده است که نخستین فیلسوف یونانی که پایه های نظری موسیقی را مورد تحلیل قرار داد، فیثاغورث بود؛ اندیشمندی که در حدود شش قرن پیش از میلاد می زیست و تلاش کرد مفاهیم موسیقی را بر اساس اصول ریاضی و فیزیکی تبیین کند.

انتشار صوت
مشاهدات تاریخی که به دست ما رسیده، نشان می دهد که صوت از طریق آزمایش های مرتبط با هوا از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل می شود. در حقیقت، ارسطو بر این عقیده بود که حرکت ذرات هوا در انتقال صوت تأثیرگذار است، اما این نظریه مانند بسیاری از سایر مواردی که او در فیزیک مطرح کرده، با ابهام همراه بود. زیرا در هنگام انتقال صوت، ذرات هوا هیچ حرکتی از خود نشان نمی دهند، بنابراین عجیب نیست که فلاسفه معاصر ارسطو این نظریه را رد کردند.

در دوران گالیله، فیلسوف فرانسوی گاساندی، انتشار صوت را به عنوان جریانی از ذرات ریز و غیرمرئی معرفی کرد که از جسم صدا دار برخاسته و پس از عبور از هوای اطراف، به گوش انسان می رسد و آن را تحت تأثیر قرار می دهد. نخستین فردی که آزمایش زنگ در زیر سرپوشی خالی از هوا را انجام داد، آتانازیرس کیرچر، کشیش یسوعی بود.

از زمان آغاز تاریخ علم آکوستیک تا به امروز، تنها گیرنده صوتی مفید و قابل توجه که همواره مورد استفاده قرار گرفته، گوش انسان است. به همین دلیل، بخش عمده ای از مطالعات در این حوزه به بررسی خواص آکوستیکی این عضو اختصاص یافته است. جالب توجه است که هنوز هیچ نظریه جامع و قانع کننده ای در خصوص کیفیت شنوایی انسان ارائه نشده و موضوع شنوایی یکی از مسائل پیچیده و گیج کننده در علم جدید پیسکو فیزیک (Psycho Physics) به شمار می رود.

ارتباط صوت و ارتعاش
تجربیات روزمره نشان می دهد که حس شنوایی ما زمانی فعال می شود که جسمی که در نزدیکی ما قرار دارد، شروع به ارتعاش کند. به عنوان مثال، اگر یک ظرف فلزی در کنار ما قرار داشته باشد و ما با یک قطعه فلز به بدنه آن ضربه بزنیم، صدای آن به گوش می رسد. اگر دقت کنیم، متوجه خواهیم شد که در حین تولید صدا، لبه های ظرف به وضوح ارتعاش کرده و این نشان دهنده ی سرعت بالای ارتعاش است. حال اگر در همان لحظه، یک پاندول سبک و ساده را به بدنه ی ظرف نزدیک کنیم، ضربات پی در پی ارتعاشی که بر بدنه ظرف تأثیر می گذارد، به وضوح بر روی پاندول مشاهده می شود.

با این حال، گاهی اوقات ارتعاشات به اندازه ای سریع هستند که به راحتی با چشم دیده نمی شوند، و برای مشاهده ی آن ها نیاز به ابزارهای خاصی داریم که وجود این ارتعاشات را در اجسام نشان دهند.

فهرست مطالب
عایق صوتی ۵
نگاه اجمالی ۵
تاریخچه ۵
تولید صوت ۵
انتشار صوت ۶
ارتباط صوت و ارتعاش ۶
آیا فقط آزمایشهای مربوط به هوا وسیله انتقال صوت است؟ ۷
نقش شیشه های چند جداره به عنوان عایق صوتی ۷
آکوستیک و عایق صوتی اتاق ۸
انعکاس صوت در یک اتاق ۱۰
انعکاسهای متوالی ۱۱
چگونه به هدف خود نزدیک تر شویم؟ ۱۹
Damping یا خفه کردن صدا ۱۹
عایق های حرارتی ۲۰
عایقهای حرارتی بر پایه مواد معدنی Mineral Insulation 20
پشم شیشه (GLASS WOOL) 21
پشم سنگ ۲۲
مزایا ۲۵
معایب: ۲۶
کاربرد: ۲۷
پشم سرباره (SLAG WOOL) 27
عایقهای سیلیکات ۲۹
Calcium silicate سیلیکات کلسیم ۲۹
سیلیکات آلومینیوم ۳۱
الیاف کربنی carbon_fiber 32
تولید الیاف کربن از پیش زمینه پلی اکریلونیتریل ۳۲
ساختار الیاف کربن ۳۳
الیاف گرافیتی Graphite fiber 35
الیاف شیشه glass fiber 38
شیشه سلولی Cellular glass 39
الیاف سرامیکی نسوز( ceramic fiber) 40
معرفی الیاف سرامیکی ۴۱
خصوصیات و ویژگی های الیاف سرامیکی ۴۲
الیاف فله Ceramic fiber bulk 42
پتوی سرامیکی Ceramic Blanket 42
الیاف آزبستی ۴۳
اتیلن – پروپیلن- داین-منومر ۴۴
اسفنج پلی استایرن polystyrene foam 46
پلی استایرن منبسط شده (فوم پلی استایرن ,پلاستو فوم یا یونیلیت) ۴۶
پلی استایرن منبسط شده: ۴۷
مزایا ۴۸
معایب ۴۸
اسفنج پلی یورتان POLYURETHANE FOAM 50
فوم pvc یا فوم پلی وینیل کلراید Expanded polyvinyl chloride 52
اسفنج پلی اتلین(پلی فوم) Polyethylene foam 53
اسفنج فنولیک Phenolik foam 53
اسفنج اوره فرم آلدئید Urea formaldehyde foam 55
عایق دیاتومه ای ( diatomaceous insulation ) 56
عایق سلولزی: (cellulose insulation) 57
پشم چوب(wood wool) 60
پنجره دو جداره با قاب uPVC 62
بتن گازی(سلولی , متخلخل) ( Cellular,Gas,Aerated concrete ) 66
خواص بتن سلولی ۶۷
پرلیت منبسط, پرلیت Expanded perlit, perlit 69
پرلیت منبسط شده: ۷۰
کاربرد پرلیت در صنعت ساختمان: ۷۲
کاربرد پرلیت در بتن پاشی(شات کریت): ۷۳
کاربرد پرلیت در عایق حرارتی: ۷۳
کف های شناور: ۷۴
مزایای کلی مصالح سبک پرلیتی: ۷۵
ورمیکس: ۷۹
رس منبسط ( expanded clay) – لیکا (LECA) 80
LECA-light expanded clay aggregate 80
ویژگی ها و مزایای دانه های لیکا: ۸۰
وزن کم ۸۰
عایق حرارتی ۸۱
عایق صوتی ۸۲
نانو عایق ها NANSULATE 83
عایق کاری دینامیکی ۸۶
عایق کاری ساختمان بوسیله قیر ۸۷
استاندارد عایق کاری ساختمان بوسیله قیر ۸۸