Для теплопроводности требуется физический контакт между телами. Следовательно, данный способ применим только к телам и неподвижным жидкостям. Контакт позволяет кинетической энергии физически перейти от молекул более теплого вещества к более холодному. Это происходит благодаря тому, что молекулы с более высокой энергией более теплого тела сталкиваются с молекулами более холодного тела. Такой обмен происходит при прикосновении тел друг к другу. При столкновении колебания молекул более теплого тела становятся менее интенсивными, тогда как интенсивность колебания молекул более холодного тела увеличивается.
Обратите внимание, что молекулы более теплого тела не проникают в более холодное. Если бы это произошло, то это была бы массопередача. Часть кинетической энергии передается молекулам более холодного тела. Когда уровень кинетической энергии более теплого тела уменьшается, его температура также понижается. И если уровень кинетической энергии более холодного тела увеличивается, его температура повышается. Данная передача энергии продолжится до тех пор, пока тела не достигнут теплового равновесия. В этой точке температура обоих тел выравнивается, и теплопередача прекращается. Теплопроводность также происходит через тело, если существует разница температур на различных участках его поверхности, или в жидкости, если ее участки различной температуры.
У некоторых веществ теплопроводность лучше, чем у других. Железо, медь, серебро, золото и подобные металлы — хорошие проводники. Они передают теплоту намного интенсивнее, чем такие материалы, как пробка, асбест, керамика и древесина. Повышение интенсивности теплопередачи происходит из-за того, что у этих материалов два способа передачи кинетической энергии. Кроме способа, описанного в предыдущем абзаце, эти материалы также передают теплоту при помощи свободных электронов. Свободные электроны — это электроны, которые освобождаются с орбит атомов при поглощении достаточного количества тепловой или электрической энергии. Такие электроны свободно движутся сквозь материал и отдают дополнительную кинетическую энергию при столкновении с другими электронами.
В процессе передачи энергии по материалу они отдают всю дополнительную кинетическую энергию и снова притягиваются на орбиту атома, который также отдал свободный электрон. Так как свободных электронов очень много они довольно активно участвуют в процессе передачи энергии в материале. И наоборот, диэлектрики проводят энергию только колебаниями молекул к смежным молекулам. Стекло, древесина, пробка и другие диэлектрики не отдают свободные электроны.
Относительную способность материала проводить теплоту называют теплопроводностью. Теплопроводность — это количество энергии, которое проходит через одну квадратную единицу (метр2) материала в одну единицу (метр) толщиной за один час при разнице температур в один градус (°С).