熱傳導基本原理
熱能是物質的一種表徵物理性質，因熱能與物體的位置與速度無關，僅和其內部狀態有關，因此熱能又被稱為物質的內能。熱能在宏觀的體現便是溫度，而在微觀下便是指分子的熱運動的劇烈程度。
*氣體分子在微觀下的運動情形（圖源：Wikipedia）
一般來說，一個粒子僅要了解其在三維空間下的運動方向，便可以透過牛頓力學計算它的運動速度。但針對大量的粒子，會有無法計算的自由度量，只能依靠統計方法計算，也就是機率學。根據熱力學與統計物理，熱動能高（高溫）的分子總是在微觀狀態下藉由彈性碰撞中將能量傳給熱動能低（低溫）的分子，我們可以得知熱能總是從高溫傳導至低溫，此過程稱之為熱傳導。而純粹的熱傳導只有在固體當中可以被嚴格定義，因為液體與氣體即便在靜止狀態下，也會因為溫度梯度產生的密度差，從而引發自然對流。
液體與氣體因為分子間距離較大，彼此的碰撞機率遠小於固體，導熱能力較差。固體的熱能體現為晶格震動，藉由晶格間的互相聯繫，熱能可以透過高溫流向低溫。而在金屬物質中，不同於共價鍵與離子鍵，金屬鍵的晶體結構產生了許多自由電子，透過電子的擴散與互相撞擊，以更快的速度傳遞能量。因此金屬通常都是熱的良導體。
*平壁導熱是簡化熱傳導的常見手法之一（圖源：Wikipedia）
工業與日常生活中常見的導熱問題，都是透過平壁作為導熱形狀，如牆壁、玻璃等。而當平壁兩側都維持均勻穩定的溫度，可近似於溫度與熱量僅延垂直壁面的方向變化與傳遞。多數的導熱問題與熱導率的測量，都是基於這種一維穩定態導熱的方式進行。
一維情況下的熱傳導定律可以藉由傅立葉定律給出：
其中qx為熱通量密度（W·m-2），dT為溫度變化（K），dx為一維空間變化（m），k稱之為熱導率（W·m-1·K-1）。