Теплопроводность — способность материальных тел проводить энергию от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела путём хаотического движения частиц тела. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.Теплопроводностью называется также количественная характеристика способности тела проводить тепло. В сравнении тепловых цепей с электрическими это аналог проводимости.Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур. В Международной системе единиц единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт.Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием гипотетического теплорода от одного тела к другому. Однако с развитием молекулярно-кинетической теории явление теплопроводности получило своё объяснение на основе взаимодействия частиц вещества. Молекулы в более нагретых частях тела движутся быстрее и передают энергию посредством столкновений медленным частицам в более холодных частях тела.Закон теплопроводности Фурье:В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:где \vecq   — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, \varkappa   — коэффициент теплопроводности, T   — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору \ rmgrad. Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.где P   — полная мощность тепловых потерь, S   — площадь сечения параллелепипеда, \Delta T   — перепад температур граней, l   — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.Связь с электропроводностью:Связь коэффициента теплопроводности \varkappa  с удельной электрической проводимостью \sigma  в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:Коэффициент теплопроводности газов:где \rho   — плотность газа, c_v   — удельная теплоёмкость при постоянном объёме, \lambda   — средняя длина свободного пробега молекул газа, \barv   — средняя тепловая скорость. Эта же формула может быть записана как.где i   — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул, k   — постоянная Больцмана, \mu   — молярная масса, T   — абсолютная температура, d   — эффективный диаметр молекул, R   — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные газы, наибольшей — легкие многоатомные.Теплопроводность в сильно разреженных газах:Приведённое выше выражение для коэффициента теплопроводности в газах не зависит от давления. Однако если газ сильно разрежен, то длина свободного пробега определяется не столкновениями молекул друг с другом, а их столкновениями со стенками сосуда. Состояние газа, при котором длина свободного пробега молекул ограничивается размерами сосуда называют высоким вакуумом. При высоком вакууме теплопроводность убывает пропорционально плотности вещества: \varkappa \sim \frac13\rho c_v l \bar v\propto P , где l   — размер сосуда, P   — давление.Таким образом коэффициент теплопроводности вакуума тем ближе к нулю, чем глубже вакуум. Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, энергия в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотерь стенки термоса делают двойными, серебрят, а воздух между ними откачивают.Обобщения закона Фурье:Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье неприменим для описания высокочастотных процессов. Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т. п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл, а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:Коэффициенты теплопроводности различных веществ:Также нужно учитывать передачу тепла из-за конвекции молекул и излучения. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепловая энергия передаётся излучением. В газах и жидкостях происходит перемешивание разнотемпературных слоёв естественным путём или искусственно. Также в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепловой энергии, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.