简介

物体或系统内的温度差，是热传导的必要条件。或者说，只要介质内或者介质之间存在温度差，就一定会发生传热。热传导速率决定于物体内温度场的分布情况。

热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一个系统的现象叫 传热。热传导是三种传热模式（热传导、 对流、辐射）之一。它是固体中传热的主要方式，在不流动的液体或气体层中层层传递，在流动情况下往往与 热对流同时发生。

热传导实质是由物质中大量的 分子热运动互相撞击，而使 能量从物体的 高温部分传至低温部分，或由高温物体传给低温物体的过程。 在 固体中，热传导的微观过程是：在温度高的部分， 晶体中结点上的微粒振动动能较大。在低温部分，微粒振动动能较小。因微粒的振动互相作用，所以在 晶体内部 热能由动能大的部分向动能小的部分传导。 固体中热的传导，就是 能量的迁移。

在导体中，因存在大量的 自由电子，在不停地作无规则的热运动。一般 晶格震动的 能量较小，自由电子 在 金属晶体中对热的传导起主要作用。所以一般的电 导体也是热的良导体，但是也有例外，比如说钻石（Diamond）--事实上，珠宝商 可以通过测钻石的导热性来判断钻石的真假。在液体中热传导表现为：液体分子在温度高的区域热运动比较强，由于液体分子之间存在着相互作用，热运动的 能量将逐渐向周围层层传递，引起了热传导现象。由于热传导 系数小，传导的较慢，它与 固体相似；不同于气体，气体分子之间的间距比较大，气体依靠分子的无规则热运动以及分子间的碰撞，在气体内部发生 能量迁移，从而形成 宏观上的 热量传递。

热量从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式叫做热传导。

数学表达

傅立叶定律

当物体内的温度分布只依赖于一个空间坐标，而且温度分布不随时间而变时， 热量只沿温度降低的一个方向传递，这称为 一维 定态热传导。此时的热传导可用下式描述：

式中 为是热流密度，即在与传输方向相垂直的单位面积上，在x方向上的传热速率; 为温度; 为 热传递方向的坐标； 为 热导率。此式表明 正比于 温度梯度d /d ，但热流方向与温度梯度方向相反。此规律由法国物理学家 傅里叶于1822年首先提出，故称为 傅里叶定律。

热扩散方程

在最一般的热传导中，温度随时间和三个空间坐标而变化，且伴有 热量产生或者消耗（例如，反应热）。这时的热传导称为三维 非定态热传导，可用热扩散方程（Heat Equation）描述 ：

式中 为时间； 、 、 为 坐标轴； 为密度； 为定压 比热容；热扩散方程表明：在介质中任意一点处，由传导进入单位体积的净导热速率加上单位体积的热能产生速率必定等于单位体积内所贮存的能量变化速率 。

如果热导率k是一个常数，热扩散方程又可以表述如下：

α称为 热扩散系数, ，表示 非定态热传导过程中物体内部温度趋于均匀的能力，即导温系数越大，则温度趋于均匀越快； 为单位体积内 热量生成的 速率。

算例

一维定态热传导的计算 　以连续操作的窑炉中 热量通过炉壁的传递为例，热量从内壁面传到外壁面，按照傅立叶定律计算，得出热流量为：

式中 1和 2分别为壁的内外两侧面的温度； 为炉壁面面积; 为炉壁的厚度； 1- 2为传热的 推动力； 为传热速率。根据 电流等于电势差比阻力的概念， 是平壁面热传导的 热阻。由于热传导的速率正比于 热导率，所以 换热器中采用热导率高的材料(如铜、钢、 石墨等)作为传热间壁材料。在热绝缘设施中，采用 热导率低的材料（比如石棉 空气)作为绝热材料。

对于壁面相等的多层平壁，根据串联 热阻的概念，其热流量计算式为：