ઉષ્માવહન (conduction) : ઉષ્માના સ્થાનાંતરણની ત્રણ રીતમાંની એક રીત, જેમાં ઘન પદાર્થના જુદા જુદા ભાગના તાપમાનના તફાવત કે તાપમાન-પ્રવણતા(temperature gradient)ને કારણે, ઉષ્મા-ઊર્જા ગરમ ભાગથી ઠંડા ભાગ પ્રતિ વહે છે. આ સ્થાનાંતરણ પદાર્થના અણુઓના સંઘાત (collisions) દ્વારા થતું હોય છે. ગતિવાદ અનુસાર ઘન પદાર્થના અણુઓ પોતાના સમતોલન-સ્થાનની આસપાસ નિરંતર રેખીય દોલન કરતા હોય છે. ઘન પદાર્થના કોઈ એક વિભાગને ગરમ કરવાથી તે વિભાગના અણુઓ ગરમી(ઉષ્મા)નું શોષણ કરી, તેમના સમતોલન-સ્થાનની આસપાસ પ્રબળતાથી દોલન કરે છે. આંતર અણુબળોને કારણે આ દોલનની આંશિક અસર નજીકના અણુઓ ઉપર થાય છે. તે અણુઓ પણ અમુક પ્રબળતાથી દોલન શરૂ કરે છે. આમ એક પછી એક એ રીતે અણુઓમાં દોલનની અસર વર્તાય છે; અને તેમની ગતિઊર્જાનું એક વિભાગથી બીજા વિભાગ તરફ ઉષ્મા-ઊર્જા સ્વરૂપે સ્થાનાંતરણ થાય છે. ધાતુમાં લેટિસ કણના દોલન ઉપરાંત ધાતુની સપાટી પર રહેલા મુક્ત ઇલેક્ટ્રૉન પણ પોતાની ગતિ દ્વારા ઉષ્માવહનમાં મદદ કરે છે.
ઉષ્માવાહકતા : ધાતુના વાહક સળિયાને એક છેડેથી ગરમ કરતાં ઉષ્માવહન દ્વારા સળિયાના જુદા જુદા ભાગનાં તાપમાન જુદાં જુદાં મળે છે. જ્યારે જુદા જુદા ભાગનાં તાપમાન વધતાં અટકી જઈ સ્થિર બને ત્યારે ઉષ્માની સ્થિર કે સ્થાયી પરિસ્થિતિ (steady state) પ્રાપ્ત થયેલી કહેવાય. તે વખતે ફ્રેન્ચ ગણિતશાસ્ત્રી ફોરિયરે આપેલ સૂત્ર પ્રમાણે
અહીં q = ઉષ્માવહનનો દર એટલે કે એકમ સમય(એક સેકન્ડ)માં વહન થતી ઉષ્માનો જથ્થો,
A = સળિયાના આડછેદનું ક્ષેત્રફળ,
Δx = સળિયાના બે સમતલ વચ્ચેનું લંબઅંતર
અને ΔT = તે બે સમતલ વચ્ચે તાપમાનનો તફાવત છે.
ઉપરના સૂત્રમાં K એક અચળાંક છે, જેને આપેલી ધાતુનો, આપેલા તાપમાને, ઉષ્માવાહકતા અંક (coefficient of thermal conductivity) કહે છે. જો તાપમાનનો તફાવત બહુ મોટો ન હોય તો આપેલા પદાર્થ માટે K અચળ હોય છે.
ઉપરના સૂત્ર પરથી તારવી શકાય કે ઉષ્માની સ્થાયી પરિસ્થિતિ વખતે, ઉષ્માવહનનો દર (i) સળિયાના આડછેદ A તેમજ (ii) તાપમાન-પ્રવણતા ઉપર આધારિત છે. અંતર Δxના વધવા સાથે તાપમાન ΔTના મૂલ્યમાં ઘટાડો થતો હોવાથી નું મૂલ્ય ઋણાત્મક (− ve) છે. આ કારણે સૂત્રની જમણી બાજુએ ઋણ ચિહન મૂકવાથી, qનું ધનાત્મક (+ ve) મૂલ્ય મળે છે. C.G.S. માપપદ્ધતિમાં Kને [કૅલરી. સેમી.–1 સેકન્ડ–1. oસે.1] અને M.K.S. માપપદ્ધતિમાં [કૅલરી. મીટર–1. સેકન્ડ–1 oસે.1] વડે દર્શાવવામાં આવે છે.
‘K’નું ભૌતિક અર્થઘટન : કોઈ ધાતુના એકમ લંબાઈના સમઘન(cube of unit dimension)ની ઉષ્માની સ્થાયી પરિસ્થિતિ વખતે, બે સામસામેની બાજુઓ વચ્ચે તાપમાનનો તફાવત 1 oC (કે 1 K) હોય ત્યારે તેમની વચ્ચે દર સેકન્ડે વહન થતી ઉષ્માનું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય (numerical value), તે ધાતુના K જેટલું હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, તાંબા માટે Kનું મૂલ્ય 0.9 c.g.s. હોય તો એનો અર્થ એ થયો કે 1 સેમી. લંબાઈના તાંબાના સમઘનમાં, ઉષ્માની સ્થાયી પરિસ્થિતિ વખતે, સામસામેની બાજુઓ વચ્ચે તાપમાનનો તફાવત 1o સે. હોય ત્યારે તે બાજુઓ વચ્ચે, લંબદિશામાં દર સેકન્ડે 0.9 કૅલરી ઉષ્મા ઊર્જાવહન દ્વારા પસાર થતી હોય છે.
તાપમાનીય વાહકતા (thermometric conductivity) : પદાર્થની ઉષ્માવાહકતા K અને તેના એકમ કદની ઉષ્માધારિતા(heat capacity)ના ગુણોત્તરને તાપમાનીય ઉષ્માધારિતા કહે છે. તેની સંજ્ઞા k છે. પદાર્થની ઘનતા ρ અને તેની વિશિષ્ટ ઉષ્મા c હોય તો એકમ કદની ઉષ્માધારિતા ρ.c. તેથી,
ઉષ્માવાહકો (તેમજ વિદ્યુતવાહકો) : જુદા જુદા પદાર્થોની ઉષ્મા વહન કરવાની શક્તિ જુદી જુદી હોય છે. જે પદાર્થમાંથી ઉષ્માનું વહન સરળતાથી થાય તેને સુવાહક (good conductor) કહે છે. લગભગ બધી જ ધાતુઓ સુવાહક હોય છે. તે જ પ્રમાણે જે પદાર્થમાં ઉષ્માનું વહન અત્યંત ધીમું થતું હોય તેને અવાહક (bad conductor) કહે છે. સામાન્યત: ઉષ્મા-સુવાહકો સારા વિદ્યુત-વાહકો અને ઉષ્મા-અવાહકો લગભગ વિદ્યુત-અવાહકો હોય છે.
જગન્નાથ ગિરધરલાલ સુથાર