热传导
rè chuán dǎo
热传导是通过直接接触发生的热量传递，速度更快的粒子撞击速度较慢的相邻粒子并传递能量。
Definition
热传导是热量通过直接接触在物质中移动：快速运动的粒子撞上速度较慢的相邻粒子并把能量传递下去，材料本身并不流动，一个接一个地传下去，就像一排人传递水桶一样。它使热能在一种材料内部，或在相互接触的材料之间传递，在固体中效果最好，尤其是在金属中，因为自由电子能迅速传递能量，而在气体中效果较差。稳态热传导遵循傅里叶定律，$\dot{Q} = kA\,\Delta T/L$，其中 $k$ 是热导率，$A$ 是横截面积，$L$ 是厚度，$\Delta T$ 是温度差；在绝缘体和气体中，能量则是通过晶格振动（声子）或分子碰撞传递的，速度要慢得多。
Example
把一把金属勺子留在一锅热汤里，随着热量沿勺柄向上传导，勺柄会变热；一把金属椅子在 $20^\circ\text{C}$ 的房间里，摸起来比一把木椅更凉，因为它把热量从你的皮肤上带走的速度大约快 $1{,}000$ 倍，尽管两者温度都是 $20^\circ\text{C}$。一根铜棒（$k = 400\ \text{W/(m}\cdot\text{K)}$）长 $0.5\ \text{m}$，横截面积为 $2 \times 10^{-4}\ \text{m}^2$，连接一个 $100^\circ\text{C}$ 的水浴和一个 $0^\circ\text{C}$ 的水浴，传递的热流为 $\dot{Q} = 400 \times 2 \times 10^{-4} \times 100 / 0.5 = 16\ \text{W}$，而同样大小的玻璃棒只能传递 $0.032\ \text{W}$。
Key Insight
金属之所以善于导热，与它们善于导电是同一个原因：它们的自由电子能在固体中快速传递能量，正是同样的电子解释了把热导率和电导率联系在一起的维德曼-弗兰兹定律。热阻 $R = L/(kA)$ 的串联叠加方式与电阻完全相同，正是这种类比让建筑工程师能够计算由多层材料构成的墙体的R值。