§ 7. Теплопроводность

Теплопроводностью называют передачу энергии от более нагретой части тела к менее нагретой благодаря движению и взаимодействию частиц. Если один конец металлической ложки находится в горячей воде, через некоторое время нагревается и другой конец. При этом вещество ложки не перетекает вдоль неё. Именно отсутствие переноса вещества в целом отличает теплопроводность от другого механизма теплопередачи — конвекции в жидкостях и газах.

На микроскопическом уровне частицы более нагретой области обладают большей средней энергией движения. Взаимодействуя с соседними частицами, они передают им часть энергии. Этот процесс постепенно распространяется по телу. В металлах важную роль играют также свободные электроны. Скорость передачи энергии зависит от свойств материала, размеров тела и разности температур. Поэтому одинаковые по форме стержни из разных веществ могут нагреваться неодинаково быстро.

Хорошими проводниками тепла обычно являются металлы, а дерево, воздух и многие пористые материалы проводят тепло плохо. Воздух между волокнами одежды уменьшает потери энергии, поэтому тёплая одежда не создаёт тепло сама, а затрудняет охлаждение тела. Вода также обладает сравнительно небольшой теплопроводностью; быстрое нагревание всей воды в кастрюле обычно связано главным образом с движением её слоёв, а не с одной теплопроводностью.

Свойства материалов учитывают в быту и технике. Корпус кастрюли должен хорошо передавать энергию пище, а ручки делают из теплоизолирующего материала. Стены и трубы утепляют, чтобы уменьшить нежелательный теплообмен. Металл при комнатной температуре кажется холоднее дерева, потому что быстрее отводит энергию от кожи. Это не доказывает различия их начальных температур. Для сравнения температуры используют термометр, а прикосновение отражает ещё и скорость передачи энергии.