木製の椅子に座ると、椅子の表面が温かくなります。逆に、プラスチックや金属製の椅子に座ると、座った後も椅子の表面は温かく感じません。なぜ木製の椅子の表面は温かく、金属製の椅子の表面は温かくならないのでしょうか？マットレスなしで冷たい床で寝ると、なぜ痛みを感じるのでしょうか？冷たいジャケットを着たことがありますか？なぜほとんどの冷たいジャケットはウールでできているのでしょうか？伝導による熱伝達というテーマには、まだまだ考えるべきことや疑問に思うことがたくさんあります。
ろうそくと細い針金を用意します。針金の片方の端を持ち、もう一方の端をろうそくの炎に当てます。手が熱くなるまでしばらく待ちます。なぜ手が熱くなるのでしょうか？針金の片方の端がろうそくの炎に触れると、熱はろうそくの炎（高温）から針金のもう一方の端（低温）へと移動します。この熱の移動により、炎に触れた針金の端の温度が上昇します。ろうそくの炎に触れた針金の端ともう一方の端の温度差により、炎に触れた針金の端から、手に触れた針金の端へと熱が移動します。この熱の移動により、手に触れた針金の端の温度が上昇します。そして、その熱は温度の低い手へと伝わります。その結果、手が熱く感じるのです。
高温の物体の一部が低温の物体に接触すると、熱は高温の物体から低温の物体へと移動します。この余分なエネルギーによって、物体を構成する原子や分子の動きが速くなります。分子は動くにつれて運動エネルギー（EK = ½ mv²）を持ちます。より速く動く（運動エネルギーが大きい）分子は、隣接する分子と衝突します。これらの分子はさらに隣接する他の分子と衝突します。このようにして分子同士が衝突し、エネルギーが伝達されます。物体を構成する分子間の衝突によって起こる熱伝達を伝導による熱伝達といいます。
伝導による熱伝達の公式
左側の物体は温度が高い（T1右側の物体は温度が低い（T2温度差（T）により1 - T2熱は高温の物体から低温の物体へと移動します（熱の流れの方向は右方向です）。熱が通過する物体は断面積（A）と長さ（l）を持ちます。
実験結果に基づくと、一定時間間隔（Q/t）における熱伝達量は、温度差（T 1 – T 2）、断面積（A）、物体の性質（k = 熱伝導率）に比例し、物体の長さに反比例する。伝導による熱伝達率の式は以下のとおりである。
説明：Q/t = 熱伝達率、k = 熱伝導率、A = 断面積、T1 = 高温、T2 ＝低温、l＝物体の長さ。
伝導による熱伝達の応用
タイルはカーペットよりも涼しく感じるのでしょうか？ タイルはカーペットよりも熱伝導率が高いからです。つまり、タイルは熱伝導率が高いのに対し、カーペットは熱伝導率が低いのです。カーペットの上を歩くと、足からカーペットへと熱が伝わります。これは、私たちの体温がカーペットの温度よりも高いためです。カーペットは熱伝導率が低いため、足から伝わる熱がカーペットの表面に蓄積され、カーペットが暖かくなります。一方、タイルやセラミックの上を歩くと、足からタイルやセラミックへと熱が伝わります。タイルは熱伝導率が高いため、熱が表面に蓄積されません。熱がスムーズに伝わるため、足が冷たく感じるのです。もしお住まいの地域が寒い場合は、体温が逃げないように寝室の床にカーペットを敷くと良いでしょう。逆に、お住まいの地域が暑い場合は、寝室の床にカーペットを敷くと涼しく感じるどころか暑く感じてしまうので、敷かない方が良いでしょう。
マットレスなしで床に寝ると、病気になることがあります。なぜでしょうか？それは、体から床へ大量の熱が伝わるからです。熱とは、運動しているエネルギーのことです。体から大量の熱が失われると、エネルギーレベルが低下します。エネルギーが不足すると、病気になってしまうのです。
窓やドアの機能は何ですか? ドアや窓はなぜ木製であるべきなのでしょうか? 夜間は、家の外の気温は家の中の気温よりも低くなります。この気温差により、家の中から外へ熱が移動します。そのため、夜間は通常、ドアや窓を閉めます。 犯罪者を寄せ付けないことを目的とする以外にも、窓やドアの機能の 1 つは、家から熱が逃げるのを防ぐことです。通常、ドアや窓は木製です。木の熱伝導率は十分に低いため、断熱材として機能します。 窓やドアのもう 1 つの機能は、空気を保持することです。 窓やドアの内側に閉じ込められた空気は、優れた断熱材として機能します (熱が逃げるのを防ぎます)。 空気の熱伝導率は非常に低いです。 物体の熱伝導率が低いほど、その物体を通して熱が伝導によって伝わるのは難しくなります。
衣服は、文明的で正常な人間としての地位を維持するだけでなく、体温を安定させる役割も果たします。私たちが着る衣服は通常、気温に合わせて調整されます。気温がかなり低いときは、より厚手の衣服を着ます。毛布や厚手の衣服（ジャケットなど）は、空気のスムーズな移動を妨げます。皮膚とジャケットや毛布の間に空気が閉じ込められます。私たちの体と閉じ込められた空気の間には温度差があるため、熱は体から空気へと移動します。体からの余分な熱によって、閉じ込められた空気の温度が上昇します（空気が暖かくなります）。上の熱伝導率の表を見てください。空気の熱伝導率の値は非常に小さいです。したがって、熱は体から逃げられません。私たちの体温は安定しています。気温がかなり低いときにジャケットを着ないと、体から熱が逃げます。体から逃げる熱が多いほど、体はより多くのエネルギーを失います。
問題例
1. 2011/2012年度全国統一試験問題A81 No.10
以下の記述に注意してください！
（１）金属の導電性
（２）金属端間の温度差
（３）金属の長さ
（４）金属塊
金属における熱伝播速度を決定する要因は…
A. (1)、(2)および(3)
B. (1)および(4)
C. (2)および(4)
D. (3)および(4)
E. (4)のみ
討論
伝導による熱伝達速度の公式に基づくと、熱伝達速度を決定する要因は、金属の熱伝導率（k）、金属の両端の温度差（T）、および金属の長さ（l）である。金属の質量は影響を与えない。
正解はAです。
