GB2Ciències Aplicades IIInstitut Nicolau Copèrnic
Sessió11

AEA 2 · Materials, aïllament i confort tèrmic

Aïllament i orientació solar

Data prevista: 2 de desembre de 2026

Descarrega i imprimeix

Els espais per escriure, les línies i els requadres de càlcul són al PDF: fes les activitats al dossier en paper.

Teoria i exercicis

Sessió11
Ciències Aplicades II · Dossier

Aïllament i orientació solar

Dossier+ Maqueta: aïllament i orientació
Avui faràs…
1

Calor i temperatura i les tres maneres de viatjar de la calor.

2

Els aïllants: la lambda (λ) i la resistència tèrmica (R).

3

L'orientació de la casa i la secció d'una façana a escala.

Material

Aquest dossier es fa sencer amb el que hi ha a les pàgines. Necessites llapis, regle, goma i calculadora.

Calor i temperatura no són el mateix

La temperatura mesura amb quina rapidesa vibren les partícules d'un cos: els graus del termòmetre.

La calor és energia que viatja: passa sempre del cos calent al cos fred, fins que tots dos queden iguals. Es mesura en joules o en quilowatts hora (kWh), la unitat de les factures.

Tres maneres de viatjar de la calor

  • Conducció: la calor passa dins d'un sòlid, de partícula a partícula. És el que passa a les parets i a una cullera dins d'una tassa calenta.
  • Convecció: la calor viatja amb l'aire o l'aigua en moviment. L'aire calent puja, el fred baixa, i es formen corrents.
  • Radiació: la calor viatja com la llum, sense necessitar cap material. És la calor que notem del Sol o d'una estufa de carrer.
CONDUCCIÓde partícula a partículaCONVECCIÓl'aire calent puja, el fred baixaRADIACIÓcom la llum, sense material

Conductors i aïllants: la lambda (λ)

Cada material té una conductivitat tèrmica (λ) que diu amb quina facilitat deixa passar la calor per conducció. Com més gran és λ, més calor deixa escapar.

Materialλ (W/m·K)Família
Coure≈ 380Conductor
Acer≈ 50Conductor
Formigó≈ 1,63Conductor
Vidre≈ 1,00Conductor
Suro aglomerat≈ 0,040Aïllant
Llana de roca≈ 0,036Aïllant
Poliestirè expandit≈ 0,034Aïllant

La resistència tèrmica (R)

Per saber si una capa aïllant fa la seva feina, calculem la seva resistència tèrmica. Com més gran és R, menys calor s'escapa.

Fórmula
R = gruix ÷ lambda  (R = e ÷ λ)

El gruix, en metres. Exemple: 6 cm de llana de roca: R = 0,06 ÷ 0,036 = 1,67 m²·K/W.

El truc del doble vidre: l'aire quiet

L'aire que no es mou és un dels millors aïllants (λ ≈ 0,025). Una finestra d'un sol vidre de 4 mm és un forat d'energia. Si posem dos vidres amb una cambra d'aire hermètica al mig (per exemple 4 mm + 12 mm de cambra + 4 mm), l'aire quiet frena la conducció i les pèrdues baixen més de la meitat. Si el vidre és baix emissiu, la reducció arriba al 70-75%.

Orientar la casa: el Sol fa feina gratis

A Catalunya el Sol recorre el cel mirant sempre cap al sud:

  • Façana sud: a l'hivern, quan el Sol va baix, els raigs entren ben endins de la casa i l'escalfen gratis. És el guany solar passiu.
  • Façana nord: a l'hivern no rep sol directe, i a l'estiu només una mica a primera hora i al vespre. S'hi posen finestres petites i les estances de pas (passadís, safareig), per perdre el mínim de calor.
voladísDINSFORA · SUDESTIUHIVERN
Compte a l'estiu

A l'estiu el Sol és molt alt i la casa es pot torrar. Les finestres del sud necessiten protecció: voladís, tendal, persiana o porxo. La protecció ben calculada talla el sol alt d'estiu i deixa entrar el sol baix d'hivern.

Exercicis
1Quin mecanisme és?
▶

Classifica cada exemple: conducció, convecció o radiació.

ExempleMecanisme
La calor d'una foguera que notes a la cara 
Una cullera metàl·lica dins d'una sopa calenta 
L'aire calent del radiador que puja al sostre 
El Sol que escalfa una terrassa 
2Quina capa aïlla més?
▶

Calcula la resistència tèrmica de cada opció i marca la guanyadora.

OpcióGruixλR = e ÷ λGuanya?
A: poliestirè expandit (EPS)0,08 m0,034  
B: escuma de poliuretà0,05 m0,028  
▶

Fixa't: guanya l'opció amb més gruix, tot i tenir una lambda una mica pitjor. Quina conclusió en treus?

3On va cada estança?
▶

Una casa té la façana llarga mirant al sud. Decideix quina façana (sud o nord) convé a cada estança i per què.

EstançaFaçanaMotiu
Saló-menjador  
Dormitori principal  
Safareig  
Passadís  
4Per pensar
▶

Una finestra gran al sud és un regal a l'hivern i un problema a l'estiu. Explica per què, i quina solució constructiva ho arregla.

11
Ciències Aplicades II · MaquetaL'aïllament i l'orientació de la casa

Avui comproves cap on mira la teva casa i hi afegeixes una façana amb capes, com les de veritat.

Material: la maqueta, un tros de cartó de rebuig, llapis, regle, goma i calculadora.

Pas a pas

  1. La casa al solarAl cartó base (38 × 52 cm), dibuixa una rosa dels vents petita a un racó, amb el nord ben marcat. Comprova sobre la maqueta cap on mira cada façana de la teva casa i anota-ho. No tornis a decidir la distribució: el saló aprofita la millor orientació possible de la teva casa; justifica-ho. El safareig i els passos, si pot ser, a la façana nord.
  2. La secció de la façana, a escalaEn un tros de cartó de rebuig, dibuixa la secció d'una façana aïllada moderna a escala 1:25. La façana fa 20 cm reals, igual que a la maqueta (8 mm). Les capes, d'exterior a interior, són a la taula de sota. Retola amb llapis cada capa amb el nom i, si surt a la taula del dossier, la lambda del material.
  3. Fletxes de calorSobre la secció, dibuixa amb una fletxa el camí de la calor un dia fred d'hivern: surt de dins cap a fora. Marca on la capa d'aïllant la frena.
  4. Protecció solarMira el plànol: a cada finestra de la façana sud, marca amb llapis quina protecció hi posaràs (voladís, tendal o persiana) i apunta-ho a la llegenda.
CapaGruix realA la maqueta (÷ 25)
Fulla exterior de maó10 cm 
Cambra d'aire2 cm 
Llana de roca4 cm 
Fulla interior (envà)4 cm 
Total20 cm 
MaóCambraLlana de rocaEnvàFORADINS
Compte!

El total a la maqueta ha de fer 8 mm, el mateix gruix que la façana que vas dibuixar al plànol del cartó. Si no et surt, revisa les divisions.

STOP
Punt de revisió

Ensenya la secció amb capes i el cartó amb la rosa dels vents al professor.

Això és lliure

Quina protecció solar tries i com dibuixes la secció.

S'ha de complir

Justificar l'orientació del saló i que la secció porti les quatre capes ben ordenades.

Per lliurar

OnQuè lliures
A la revisió de classeLa secció de façana amb capes, retolada i amb la fletxa de calor.
A la revisió de classeEl cartó amb la rosa dels vents i les proteccions solars marcades.
Al final del dossierEl diari d'aprenentatge.

El diari d'aprenentatge

Respon amb les teves paraules. Si no saps com començar, escriu primer què has fet i després què t'ha costat.

1Explica amb les teves paraules la diferència entre calor i temperatura, amb un exemple de la vida diària.
2Per què l'aire quiet de la cambra d'una finestra és tan bon aïllant?
3Per què les estances on es fa vida van al sud i les de pas, al nord?

Qüestionari

Marca les respostes al qüestionari en paper que et dona el professor. Aquí només hi ha les preguntes, per repassar.

11
Ciències Aplicades II · Qüestionari en paperAïllament i orientació solar
10 preguntesMarca una sola resposta a cada unaSense apunts10 minuts
1La calor és…
  • AEl mateix que la temperatura
  • BEnergia que viatja del cos calent al cos fred
  • CEl que marca el termòmetre
  • DUn material de construcció
2La calor que passa dins d'una paret, de partícula a partícula, és…
  • AConvecció
  • BRadiació
  • CConducció
  • DVentilació
3L'aire calent d'una habitació tendeix a…
  • ABaixar a terra
  • BQuedar-se quiet
  • CPujar al sostre
  • DConvertir-se en aigua
4Quin d'aquests materials és un bon aïllant tèrmic?
  • ACoure (λ ≈ 380)
  • BAcer (λ ≈ 50)
  • CFormigó (λ ≈ 1,63)
  • DLlana de roca (λ ≈ 0,036)
5Com més petita és la conductivitat λ d'un material…
  • AMés calor deixa passar
  • BMenys calor deixa passar (més aïllant)
  • CMés car és sempre
  • DMés pesa
6La resistència tèrmica d'una capa de 4 cm d'un material amb λ = 0,040 és…
  • A0,04 ÷ 0,040 = 1,00 m²·K/W
  • B4 ÷ 0,040 = 100 m²·K/W
  • C0,040 × 4 = 0,16 m²·K/W
  • D0,040 ÷ 4 = 0,01 m²·K/W
7Una finestra de doble vidre amb cambra d'aire redueix les pèrdues perquè…
  • AEl segon vidre és més gruixut sempre
  • BL'aire quiet de la cambra frena la conducció
  • CReflecteix el soroll del carrer
  • DÉs més fosca
8A Catalunya, la façana que rep sol directe a l'hivern és la…
  • ANord
  • BEst
  • CSud
  • DOest
9Un voladís ben calculat sobre una finestra sud…
  • ATapa el sol tot l'any
  • BTalla el sol alt d'estiu i deixa entrar el sol baix d'hivern
  • CNomés serveix per a la pluja
  • DFa més fred a l'estança a l'hivern
10A la façana nord d'una casa ben orientada convé posar…
  • AEl saló amb finestres grans
  • BFinestres petites i estances de pas
  • CLa terrassa principal
  • DLa cuina amb molta llum