थर्मल कंडक्टिविटी एक वस्तु के भीतर या तापमान अंतर के कारण संपर्क में आने वाली वस्तुओं के बीच गर्मी ऊर्जा के हस्तांतरण को संदर्भित करती है। यह प्रक्रिया पदार्थ की मैक्रोस्कोपिक गति के बिना होती है,इसके बजाय सूक्ष्म कणों की बातचीत पर निर्भर करता हैदो प्राथमिक तंत्र हीट कंडक्शन को चलाते हैंः
जब तक संतुलन नहीं बन जाता तब तक गर्मी हमेशा उच्च से निम्न तापमान वाले क्षेत्रों में बहती रहती है।यह घटना एकल वस्तुओं के भीतर और संपर्क में आने वाली सतहों के बीच दोनों में होती है - उदाहरण के रूप में गर्म हाथों से गर्म कॉफी कप को पकड़ने पर.
थर्मल चालकता (के) एक सामग्री की गर्मी हस्तांतरण क्षमता को मापता है, जिसे इकाई तापमान ढाल प्रति गर्मी प्रवाह के रूप में परिभाषित किया गया है। शासी समीकरण हैः
q = -k * (dT/dx)
जहां q हीट फ्लक्स (W/m2), k थर्मल कंडक्टिविटी (W/(m·K) है, और dT/dx तापमान ढाल (K/m) को दर्शाता है। उच्च k मान बेहतर गर्मी हस्तांतरण क्षमता को दर्शाता है।
आम तौर पर, ठोस पदार्थों में तरल पदार्थों की तुलना में अधिक थर्मल चालकता होती है, जो चालकता में गैसों से अधिक होती है।यह पदानुक्रम आणविक पैकिंग घनत्व से उत्पन्न होता है - ठोस पदार्थों की कसकर व्यवस्थित संरचनाएं अधिक कुशल ऊर्जा हस्तांतरण की सुविधा प्रदान करती हैंउदाहरण के लिए, हवा की कम चालकता (≈0.024 W/(m·K)) इसे इन्सुलेशन के लिए आदर्श बनाती है, जबकि धातुओं की उच्च चालकता हीट सिंक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
विभिन्न भौतिक सिद्धांतों के तहत तीन अलग-अलग गर्मी हस्तांतरण मोड काम करते हैंः
अधिकांश व्यावहारिक परिदृश्यों में तापमान वितरण को प्रभावित करने वाले संयोजित गर्मी हस्तांतरण तंत्र शामिल हैं।
धातुओं की असाधारण चालकता उनके विस्थापित इलेक्ट्रॉन बादलों से उत्पन्न होती है। जब गर्म किया जाता है, तो ये मोबाइल इलेक्ट्रॉन तेजी से टकराव के माध्यम से जाली के माध्यम से थर्मल ऊर्जा फैलाते हैं।यह इलेक्ट्रॉन-मध्यस्थ हस्तांतरण गैर-धातुओं में फोनन संवहन की तुलना में परिमाण के आदेश अधिक कुशल साबित होता है, धातुओं के प्रमुख थर्मल प्रदर्शन की व्याख्या करता है।
साधारण धातुओं में कमरे के तापमान पर महत्वपूर्ण चालकता भिन्नताएं होती हैं:
जबकि चांदी चालकता में अग्रणी है, इसकी लागत विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उपयोग को सीमित करती है। तांबा और एल्यूमीनियम औद्योगिक थर्मल प्रबंधन (हीट सिंक,संतुलित प्रदर्शन और अर्थव्यवस्था के कारणस्टेनलेस स्टील की कम चालकता कुकवेयर और भंडारण पात्रों जैसी थर्मल इन्सुलेशन आवश्यकताओं के अनुरूप है।
इष्टतम धातु चयन के लिए बहु-मानदंड मूल्यांकन की आवश्यकता होती हैः
उन्नत कम्पोजिट बेहतर थर्मल प्रबंधन के लिए सामग्री लाभों को जोड़ते हैं। उदाहरणों में शामिल हैंः
ये नवाचार विभिन्न उद्योगों में परिवर्तनकारी ताप समाधानों का वादा करते हैं।