In estate, ci piace camminare a piedi nudi sulle piastrelle della nostra casa, sentendo un'ondata di freschezza salire dai nostri piedi. In inverno, amiamo rannicchiarci in un letto caldo, anche se dopo esserci alzati indossiamo ancora delle pantofole di cotone molto spesse. Se il materiale è ben isolante, la differenza di temperatura tra l'estate e l'inverno in casa non è così grande, ma perché le piastrelle ci sembrano sempre più fredde?
In realtà, proprio come per l'acqua e l'elettricità, anche nel materiale esiste un flusso di calore, che scorre "verso il basso", cioè dal luogo più caldo a quello più freddo. Quando percepiamo il calore o il freddo di un oggetto, lo facciamo in base alla quantità di calore che viene dispersa dalla pelle nel punto di contatto con l'oggetto. Per questo motivo, il ghiaccio è molto freddo, mentre l'acqua calda è molto calda. Il calore viene trasferito mediante la conduzione termica, e la quantità di calore trasferita dipende da tre fattori: la differenza di temperatura tra il corpo e l'oggetto, l'area di contatto tra il corpo e l'oggetto e la conduttività termica dell'oggetto.
La conduttività termica indica la capacità del materiale di condurre il calore. Quanto maggiore è la conduttività termica, tanto maggiore è la capacità di condurre il calore. In generale, i materiali metallici hanno la più alta conduttività termica, seguiti dai liquidi e infine dai gas. Ad esempio, a 20°C, la conduttività termica del rame puro è di 398 W/(m·K), mentre quella dell'acqua è di soli 0,599 W/(m·K).
Quando stiamo a piedi nudi sulle piastrelle e sul cuscino di cotone, la differenza di temperatura e l'area di contatto sono uguali, ma la conduttività termica delle piastrelle è circa 22 volte superiore a quella del cuscino di cotone. Pertanto, la quantità di calore dispersa dai nostri piedi sulle piastrelle è circa 22 volte superiore a quella sul cuscino di cotone. Le piastrelle sono molto più efficienti nel disperdere il calore della pelle rispetto al cuscino di cotone, quindi stare sulle piastrelle ci fa sentire più freddi.
Inoltre, i materiali metallici, grazie al gran numero di elettroni che si muovono liberamente, hanno una elevata conduttività elettrica e, di conseguenza, una elevata conduttività termica, poiché gli elettroni, scontrandosi con gli ioni metallici, trasferiscono rapidamente il calore. Gli isolanti, invece, hanno un numero molto basso di elettroni liberi, quindi sono generalmente meno isolanti. La pelliccia degli animali e i vestiti umani sono cattivi conduttori di calore, e i pigiami sono dotati di uno strato molto sottile di materiale isolante a base di poliestere o altri materiali speciali. Tuttavia, il diamante, il materiale più duro in natura, è un isolante, ma ha una conduttività termica molto elevata. Questo perché gli atomi di carbonio all'interno del diamante sono disposti in modo molto compatto, quindi la vibrazione termica degli atomi si trasferisce molto rapidamente. In confronto, la vibrazione termica degli atomi in altri isolanti avviene molto più lentamente, e il numero di elettroni coinvolti nella conduzione del calore è molto basso, quindi la conduttività termica è molto minore.
La conduttività termica dipende molto dalla temperatura. La conduttività termica dei metalli puri e della maggior parte dei liquidi (ad eccezione dell'acqua) diminuisce con l'aumento della temperatura; quella degli altri materiali non metallici e dei gas aumenta con l'aumento della temperatura. Pertanto, la maggior parte dei materiali isolanti sono plastica, gomma, vetro e ceramica. Le lastre di amianto usate sui tetti servono a isolare il calore proveniente dalla luce solare diretta per evitare che l'interno della casa si surriscaldi. Alcuni pannelli isolanti e membrane isolanti devono anche essere ignifughi per prevenire incendi. Il materiale politetrafluoroetilene, che possiede vantaggi come l'isolamento elettrico, la scarsa conduttività termica, la resistenza alle alte e basse temperature e la resistenza alla corrosione, è stato utilizzato per creare le "bolle" blu del Water Cube.