熱傳導
熱傳導是介質內無宏觀運動時的傳熱現象，其在固體、液體和氣體中均可發生，但嚴格而言，只有在固體中才是純粹的熱傳導，而流體即使處於靜止狀態，其中也會由於溫度梯度所造成的密度差而產生自然對流，因此，在流體中熱對流與熱傳導同時發生。
目錄
簡介
物體或系統內的溫度差，是熱傳導的必要條件。或者說，只要介質內或者介質之間存在溫度差，就一定會發生傳熱。熱傳導速率決定於物體內溫度場的分布情況。
熱量從系統的一部分傳到另一部分或由一個系統傳到另一個系統的現象叫 傳熱。熱傳導是三種傳熱模式（熱傳導、 對流、輻射）之一。它是固體中傳熱的主要方式，在不流動的液體或氣體層中層層傳遞，在流動情況下往往與 熱對流同時發生。
熱傳導實質是由物質中大量的 分子熱運動互相撞擊，而使 能量從物體的 高溫部分傳至低溫部分，或由高溫物體傳給低溫物體的過程。 在 固體中，熱傳導的微觀過程是：在溫度高的部分， 晶體中結點上的微粒振動動能較大。在低溫部分，微粒振動動能較小。因微粒的振動互相作用，所以在 晶體內部 熱能由動能大的部分向動能小的部分傳導。 固體中熱的傳導，就是 能量的遷移。
在導體中，因存在大量的 自由電子，在不停地作無規則的熱運動。一般 晶格震動的 能量較小，自由電子 在 金屬晶體中對熱的傳導起主要作用。所以一般的電 導體也是熱的良導體，但是也有例外，比如說鑽石（Diamond）--事實上，珠寶商 可以通過測鑽石的導熱性來判斷鑽石的真假。在液體中熱傳導表現為：液體分子在溫度高的區域熱運動比較強，由於液體分子之間存在着相互作用，熱運動的 能量將逐漸向周圍層層傳遞，引起了熱傳導現象。由於熱傳導 係數小，傳導的較慢，它與 固體相似；不同於氣體，氣體分子之間的間距比較大，氣體依靠分子的無規則熱運動以及分子間的碰撞，在氣體內部發生 能量遷移，從而形成 宏觀上的 熱量傳遞。
熱量從物體溫度較高的一部分沿着物體傳到溫度較低的部分的方式叫做熱傳導。
數學表達
傅立葉定律 當物體內的溫度分布只依賴於一個空間坐標，而且溫度分布不隨時間而變時， 熱量只沿溫度降低的一個方向傳遞，這稱為 一維 定態熱傳導。此時的熱傳導可用下式描述：
式中 為是熱流密度，即在與傳輸方向相垂直的單位面積上，在x方向上的傳熱速率; 為溫度; 為 熱傳遞方向的坐標； 為 熱導率。此式表明 正比於 溫度梯度d /d ，但熱流方向與溫度梯度方向相反。此規律由法國物理學家 傅里葉於1822年首先提出，故稱為 傅里葉定律。
熱擴散方程 在最一般的熱傳導中，溫度隨時間和三個空間坐標而變化，且伴有 熱量產生或者消耗（例如，反應熱）。這時的熱傳導稱為三維 非定態熱傳導，可用熱擴散方程（Heat Equation）描述 ：
式中 為時間； 、 、 為 坐標軸； 為密度； 為定壓 比熱容；熱擴散方程表明：在介質中任意一點處，由傳導進入單位體積的淨導熱速率加上單位體積的熱能產生速率必定等於單位體積內所貯存的能量變化速率 。
標題文字
如果熱導率k是一個常數，熱擴散方程又可以表述如下：
α稱為 熱擴散係數, ，表示 非定態熱傳導過程中物體內部溫度趨於均勻的能力，即導溫係數越大，則溫度趨於均勻越快； 為單位體積內 熱量生成的 速率。
算例 一維定態熱傳導的計算 以連續操作的窯爐中 熱量通過爐壁的傳遞為例，熱量從內壁面傳到外壁面，按照傅立葉定律計算，得出熱流量為：
式中 1和 2分別為壁的內外兩側面的溫度； 為爐壁面面積; 為爐壁的厚度； 1- 2為傳熱的 推動力； 為傳熱速率。根據 電流等於電勢差比阻力的概念， 是平壁面熱傳導的 熱阻。由於熱傳導的速率正比於 熱導率，所以 換熱器中採用熱導率高的材料(如銅、鋼、 石墨等)作為傳熱間壁材料。在熱絕緣設施中，採用 熱導率低的材料（比如石棉 空氣)作為絕熱材料。
對於壁面相等的多層平壁，根據串聯 熱阻的概念，其熱流量計算式為：
式中Δ 為最內層壁內側面與最外層壁外側面之間的溫度差； 為層數。
非定態熱傳導計算 如果操作是間歇的或周期性的，如蓄熱器（見 換熱器）的操作，這時熱傳導是非定態的。對於形狀簡單的物體（如平板、 長方體、柱體和圓球），可由式 (2)結合一定的 初始條件、邊界條件求得 解析解，但通常求得的解很複雜，往往以 無窮級數形式表示。為便於應用，常將這些結果以圖線表述。
對於 二維、三維等更複雜的熱傳導，難以用 解析法求解，一般可用 數值法求解，或者採用Ansys，或者Comsol等數值模擬軟件進行計算。
熱的導體 各種物體都能夠傳熱，但是不同物質的熱傳導性能不同。容易傳熱的物體叫做熱的良導體，不容易傳熱的物體叫做熱的不良導體，金屬都是熱的良導體。瓷、木頭和竹子、皮革、水都是不良導體。金屬中最善於傳熱的是銀，其次是銅和鋁。最不善於傳熱的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花，石棉、軟木和其他鬆軟的物質。石棉常坐為絕熱材料。液體，除了水銀外，都不善於傳熱，氣體比液體更不善於傳熱。
工業應用
工業上有許多以熱傳導為主的 傳熱過程，如橡膠製品的加熱 硫化、鋼鍛件的熱處理等。在窯爐、傳熱設備和熱絕緣的設計計算及催化劑顆粒的溫度分布分析中，熱傳導規律都占有重要地位。在高溫高壓設備（如 氨合成塔及大型 乙烯裝置中的 廢熱鍋爐等）的設計中，也需用熱傳導規律來計算設備各傳熱間壁內的 溫度分布，以便進行熱應力分析。[1]
其他傳熱模式
熱對流 靠 氣體或 液體的 流動來 傳熱的 方式叫做 熱對流。 液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間通過循環流動使溫度趨於均勻的過程。
對流是液體和氣體中 熱傳遞的主要方式，氣體的 對流現象比液體明顯。
對流可分 自然對流和 強迫對流兩種。自然對流往往 自然發生，是由於溫度不均勻而引起的。 強迫對流是由於外界的影響對 流體攪拌而形成的。
熱輻射 物體因自身的溫度而具有向外以電磁波的形式發射 能量的本領，這種 熱傳遞的方式叫做熱輻射。熱輻射雖然 也是 熱傳遞的一種方式，但它和熱傳導、對流不同。
它能不依靠媒質把 熱量直接從一個系統傳給另一系統。熱輻射以電磁輻射 的形式發出 能量，溫度越高，輻射越強。輻射的波長分布情況也隨溫度而變，如溫度較低時，主要以不可見的 紅外光進行輻射，在500攝氏度以至更高的溫度時，則順次發射可見光以至 紫外輻射。 熱輻射是遠距離傳熱的主要方式，如太陽的 熱量就是以熱輻射的形式，經過宇宙空間再傳給 地球的。[2]