熱傳導 （Conduction）

熱傳導（Conduction）
國立彰化高級中學姜志忠教師/國立彰化師範大學物理系洪連輝教授責任編輯

「熱傳導」，是透過物質間的直接接觸（但沒有物質的交換），將熱由高溫區域流向低溫區域的一種熱傳遞的方式。在液體中，熱傳導是原子的彈性碰撞進行擴散；在固體中，則是因為自由電子的擴散傳遞熱量，若在絕熱物體中，聲子的振動則是熱傳導的原因。

能量的轉移最可能的原因是「碰撞」，包括流體中產生的彈性碰撞、金屬內最主要是因為自由電子擴散與絕熱物質中聲子震盪所產生的碰撞。換句話說，當相鄰原子間 因為振動所產生的能量傳遞，或者電子由一個原子移動至另一個原子時，熱的傳導就發生了。因為固體內的原子持續不斷的接觸，因此，熱傳導是固體最主要的熱傳遞方式。而在液與氣體中，分子的距離較遠，分子較少藉由碰撞傳遞熱能。

熱傳導比較類似粒子藉由擴散進入液體中（如鹽巴利用擴散分佈到液體的每個部分，但水並未流動），這種情況下，沒有明顯的液體流動，因此，這種形式的熱擴散與發生在液體中的物質擴散（對流），本質上是不太相同的。

金屬是熱的最佳傳導體。這是因為金屬原子間透過金屬鍵（與共價鍵或離子鍵不同）結合，形成晶體結構並產生許多的自由電子，透過電子的撞擊與擴散傳遞熱量。

流體（液體與氣體）並非熱的良導體。這是因為氣體的原子相距較遠，原子間產生的碰撞機率遠低於金屬。當氣體密度較低時（原子碰撞機率也降低），傳導能力也跟著變小。氣體的導熱能力隨著溫度增加而變大，在真空中則完全沒有熱傳導發生。

為了將特定物質熱傳導的能力量化，科學家訂出「熱傳導係數（conduction coefficient）」K，其定義為「在單位溫差下﹐單位時間內垂直通過單位面積、單位距離的熱量」。傳導係數是物質的特性之一，並與物質的相 （phase）（固態、液態、氣態）、溫度、密度與分子的鍵結狀況有關。