熱伝導（ねつでんどう, Conduction of heat, Thermal conduction）は、高温側から低温側へ熱が伝わる（移動する）こと。熱伝導は、フォノン及び伝導電子が担う。特に、金属においては、伝導電子が熱伝導の主要な担い手である。通常は、伝導電子による寄与が大きいので金属は、半導体、絶縁体（フォノンが主要な熱伝導の担い手）より熱伝導性が良いが、非常に硬いダイヤモンドでは、フォノン（格子振動）を介した熱伝導性が非常に大きい。

ヘリウムが超流動状態になると熱の伝導性が非常に高くなる。

熱伝導率

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単位時間に単位面積を流れる熱流（熱流束密度）を J とし、エネルギー密度をρ_Eとすると、エネルギー保存則と連続の方程式より、ρ_EとJには、

$\{\backslash partial\; \backslash rho\_E\; \backslash over\; \{\backslash partial\; t\}\}\; =\; -\backslash rm\{div\}\; \backslash mathbf\{J\}$

の関係が成り立つ（tは時間）。更に、Jは、温度をTとして、分子論的熱緩和時間より十分長い時間（定常状態と見なせる時間）領域での現象に対して，

$\backslash mathbf\{J\}\; \backslash ,=\; -\; \backslash lambda\; \backslash rm\{grad\}\; T$

で表される。$\backslash rm\{grad\}\; T$は温度の勾配で、熱流束密度Jは温度の勾配に比例する。この時の比例係数λを熱伝導率(Thermal conductivity)という。熱伝導率は熱伝導度ということもあり、そのSI単位は$\backslash rm\{W/(m\; \backslash cdot\; K)\}$であり，場合によって$\backslash rm\{W/(cm\; \backslash cdot\; K)\}$が使われこともある。また、熱伝導率の逆数、1/λを熱抵抗率という。
３次元系での熱伝導率はテンソルで表現される。

単位体積当たりのエネルギーの増加率は単位体積あたりの熱容量C_Vを使って、

$\{\backslash partial\; \backslash rho\_E\; \backslash over\; \{\backslash partial\; t\}\}\; =\; C\_V\; \{\backslash partial\; T\; \backslash over\; \{\backslash partial\; t\}\}$

で表現される。以上から、

$C\_V\; \{\backslash partial\; T\; \backslash over\; \{\backslash partial\; t\}\}\; =\; -\; \backslash rm\{div\}\; \backslash mathbf\{J\}\; =\; -\; \backslash rm\{div\}\; (-\; \backslash lambda\; \backslash rm\{grad\}\; T)\; =\; \backslash lambda\; \backslash nabla^2\; T\; =\; \backslash lambda\; \backslash Delta\; T$

を得る。これは熱伝導方程式と言われ、拡散方程式の形をしている。λ/C_V を熱拡散率（温度伝導率）と言う。（ここでC_Vは単位体積あたりの熱容量である。比熱容量は単位質量あたりの熱容量であるので、熱拡散率は熱伝導率を比熱容量と密度で除算した値を意味する）

一般に、金属（←熱伝導は主に伝導電子が担う）の熱伝導率λは、極低温を除いた温度域では温度Tに比例して大きくなる。絶縁体（←熱伝導は主にフォノンが担う）の熱伝導率は、極低温において温度Tの３乗に比例して大きくなる。ガラス（非晶質）などの熱伝導率は、極低温では温度Tの２乗に比例する。

一方、気体での熱伝導率は温度の上昇により大きくなるが、液体では逆に温度の上昇により熱伝導率は減少する。

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