La conduzione termica si riferisce al trasferimento di energia termica a causa di un oggetto con temperature diverse. Affinché l’energia termica venga trasferita utilizzando la conduzione, non dovrebbe esserci alcun movimento dell’oggetto nel suo insieme. L’energia termica si sposta sempre da quella di maggiore concentrazione a quella di minore concentrazione, cioè dal caldo al freddo. Pertanto, se una parte di un oggetto è calda, il calore si trasferirà tramite conduzione termica alla parte più fredda di quell’oggetto. La conduzione termica avrà luogo anche se due diversi oggetti di diversa temperatura si toccano.
Le particelle, come atomi e molecole, di un oggetto con alta energia termica si muoveranno più velocemente di quelle di un oggetto con bassa energia termica. Quando le particelle vengono riscaldate, possono muoversi e urtarsi l’una contro l’altra, trasferendo così energia. Nel caso di molti solidi, le particelle vibrano più velocemente, facendo vibrare le particelle circostanti. Quando l’energia termica viene trasferita, le particelle in movimento più veloce rallenteranno, diventando così più fredde, e le particelle in movimento più lento si muoveranno più velocemente, diventando così più calde. Questo continuerà fino a quando l’oggetto raggiunge l’equilibrio termico.
Un esempio di conduzione termica è una pentola di metallo sul fornello. Le particelle della fonte di calore si muoveranno e trasferiranno energia termica alle particelle del metallo, facendole muovere più velocemente. Man mano che le particelle nella pentola si muovono più velocemente, la pentola diventa più calda. Inoltre, le particelle nella pentola trasferiranno il loro calore al cibo o al liquido all’interno della pentola. Ciò consente al cibo di cuocere o al liquido di bollire.
La velocità con cui un oggetto trasferisce calore per conduzione è chiamata conduttività termica. Un oggetto con bassa conduttività trasferirà il calore più lentamente di un oggetto con alta conduttività. Questo è il motivo per cui alcune sostanze vengono utilizzate come isolanti mentre altre vengono utilizzate in applicazioni come la cottura. In generale, i solidi sono migliori conduttori di calore rispetto ai liquidi e ai gas. Inoltre, i metalli sono generalmente conduttori termici migliori rispetto alle sostanze non metalliche.
La conduzione termica causata dal movimento degli elettroni è più efficiente della conduzione causata dalle vibrazioni. Il motivo per cui i metalli sono così buoni conduttori sia di calore che di elettricità è perché hanno molti elettroni che sono in grado di muoversi. Gli elettroni, tuttavia, generalmente non vanno molto lontano quando conducono energia termica, ma piuttosto si scontrano e trasferiscono energia termica ad altri elettroni vicini che possono quindi scontrarsi e trasferire energia termica ad altri elettroni vicini a loro. Il risultato è un metodo efficiente di trasferimento di energia che conferisce a tali sostanze un’elevata conduttività termica.