Im Sommer gehen wir gerne barfuß auf den Fliesenböden zu Hause und spüren eine kühle Brise an unseren Füßen. Im Winter kuscheln wir uns gerne in warme Bettdecken, und selbst nach dem Aufstehen tragen wir dicke Baumwollhausschuhe. Wenn die Wärmedämmung gut ist, ist der Temperaturunterschied zwischen Sommer und Winter in unseren Häusern nicht groß, aber warum empfinden wir Fliesen immer als kälter?
Tatsächlich gibt es, genau wie bei Wasser- und Stromflüssen, auch eine Wärmeströmung in Materialien, die ebenfalls in „tiefe“ Bereiche fließt, d. h. von Bereichen mit hoher Temperatur zu Bereichen mit niedriger Temperatur. Wenn der menschliche Körper die Kälte oder Wärme von Objekten wahrnimmt, geschieht dies auf der Grundlage der Wärmeabgabe an der Hautoberfläche des Kontaktbereichs mit dem Objekt. Daher fühlt sich Eis sehr kalt an, während heißes Wasser sehr heiß ist. Die Wärmeübertragung zwischen dem menschlichen Körper und Objekten erfolgt durch Wärmeleitung, und die Menge der übertragenen Wärme hängt von drei Faktoren ab: dem Temperaturunterschied zwischen dem menschlichen Körper und dem Objekt, der Kontaktfläche zwischen dem menschlichen Körper und dem Objekt sowie der Wärmeleitfähigkeit des Objekts.
Die Wärmeleitfähigkeit gibt an, wie gut ein Material Wärme leitet. Je höher die Wärmeleitfähigkeit, desto besser ist die Wärmeleitung, und umgekehrt. Im Allgemeinen haben metallische Materialien die höchste Wärmeleitfähigkeit, gefolgt von Flüssigkeiten und Gasen. Bei 20 °C beträgt die Wärmeleitfähigkeit von reinem Kupfer 398 W/m·K, während die von Wasser nur 0,599 W/m·K beträgt.
Wenn wir barfuß auf Fliesen und Baumwolldecken mit der gleichen Temperatur stehen, ist der Temperaturunterschied und die Kontaktfläche gleich, aber die Wärmeleitfähigkeit von Fliesen ist etwa 22 Mal höher als die von Baumwolldecken. Daher verliert der Fuß auf Fliesen etwa 22 Mal mehr Wärme als auf Baumwolldecken. Fliesen leiten Wärme von der Haut viel schneller ab als Baumwolldecken, weshalb es auf Fliesen kälter ist.
Darüber hinaus haben Metallmaterialien aufgrund der großen Anzahl frei beweglicher Elektronen eine hohe elektrische Leitfähigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit, da die Kollisionen von Elektronen mit Metallionen die Wärme schnell übertragen können. Isolatoren haben nur sehr wenige freie Elektronen, sind daher im Allgemeinen gut isolierend. Tierfelle und menschliche Kleidung sind schlechte Wärmeleiter, und warme Unterwäsche enthält eine sehr dünne, hitzeschmelzbare Membran oder andere spezielle Isoliermaterialien. Allerdings ist Diamant, das härteste Material der Natur, auch ein Isolator, hat aber eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit. Dies liegt daran, dass die Kohlenstoffatome in ihm sehr dicht angeordnet sind, wodurch die Wärmevibrationen des Kohlenstoffs sehr schnell übertragen werden. Im Vergleich dazu sind die Wärmevibrationen der Atome in anderen Isolatoren viel langsamer, und die Anzahl der an der Wärmeleitung beteiligten Elektronen ist sehr gering, weshalb die Wärmeleitfähigkeit viel geringer ist.
Die Wärmeleitfähigkeit hängt stark von der Temperatur ab. Die Wärmeleitfähigkeit von reinen Metallen und den meisten Flüssigkeiten (außer Wasser) nimmt mit steigender Temperatur ab; die von Nichtmetallen und Gasen nimmt mit steigender Temperatur zu. Daher bestehen die meisten Isoliermaterialien aus Kunststoff, Gummi, Glas und Keramik. Die auf Dächern verlegten Asbestplatten dienen dazu, die durch direkte Sonneneinstrahlung verursachte Wärme abzuschirmen und eine Überhitzung des Innenraums zu verhindern. Einige Dämmplatten und Isolierfolien müssen auch feuerhemmend sein, um Brände zu verhindern. Das Material Polytetrafluorethylen (PTFE) zeichnet sich durch gute Isolierung, schlechte Wärmeleitung, hohe und niedrige Temperaturbeständigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit aus, und die blauen „Blasen“ auf dem Wasserwürfel sind aus diesem Material gefertigt.