Stoffe transportieren Wärme unterschiedlich gut, manche sind flinke, manche ausgesprochen schlechte Wärmeleiter. Zur Kennzeichnung dieser Eigenschaft hat jeder Stoff eine eigene Wärmeleitzahl im Vergleich zur Luft, die die Wärmeleitzahl 1 hat. Das Teilchenmodell erklärt, wie die Wärmeleitung in festen, flüssigen und gasförmigen Körpern funktioniert.

Wärmeleitung – Energieübertragung in Stoffen

Metalle sind ausgesprochen gute Wärmeleiter, die sich beim Kontakt mit einer Wärmequelle sehr schnell erhitzen. Darum sind Kochtöpfe meist mit Plastikgriffen versehen, damit man sich nicht verbrennt, wenn man den heißen Kochtopf vom Herd wegnehmen will. Mit der Wärmeleitzahl 16000 ist Kupfer ist einer der besten Wärmeleiter überhaupt. Daher wird hochwertiges Kochgeschirr aus Kupfer gefertigt. Wasser ist ein sehr schlechter Wärmeleiter. Das zeigt ein simpler Versuch mit einem Becherglas voll Wasser, dessen oberste Schicht durch einen Tauchsieder erwärmt wird. Misst man die Temperatur dieser Schicht, so zeigt das Thermometer fast Siedetemperatur an. Misst man unterhalb der erwärmten Schicht, sinkt die Temperaturmessgerät rasch auf die Raumtemperatur des Wassers ab.

Auch Gase sind schlechte Wärmeleiter. Um diese Aussage zu belegen, reicht es, einige Tropfen Wasser auf eine heiße Herdplatte zu tropfen. Sie verdampfen allerdings nicht sofort, sondern "tanzen" noch eine Weile auf der Herdplatte. Zwischen der Herdplatte und dem Wassertropfen bildet sich eine Schicht Wasserdampf (Leidenfrost Effekt), die eine Berührung der beiden Körper und somit auch eine weitere Wärmezufuhr verhindert.

Haut und Haar – Natürliche Wärmeregulatoren

Die Haut hilft dem Menschen, den Wärmehaushalt des Körpers zu regeln. Sie nimmt die Sonnenenergie auf und kann bei körperlicher Beanspruchung durch Schwitzen Wärme abgeben. Um sich vor Kälte zu schützen, ist es gut, wenn man Kleidungsstücke anzieht, die aus sehr schlechten Wärmeleitern gefertigt sind, wie z. B. Wolle. In der Tier- und Pflanzenwelt gibt es viele Beispiele, wie gerade dichte Behaarung zum Schutz vor Kälte dient. In der Behaarung der Tiere ist viel Luft (schlechter Wärmeleiter) eingeschlossen. So kann auch die Ente bei Eiseskälte überleben. Der Mensch schützt sich vor Kälte auch durch die Dämmung eines Hauses mit Styroporplatten, Korkplatten etc.

Wärmestrahlung – Energieübertragung ohne Stoffe

Die warmen Sonnenstrahlen gelangen trotz des Vakuums des Weltalls auf die Erde. Dies geschieht durch Wärmestrahlung. Bei der Wärmestrahlung ist kein Zwischenstoff zur Energieübertragung nötig. In einer Thermosflasche wird der Raum zwischen der inneren und der äußeren Wand des Thermosgefäßes luftleer gepumpt. Dieser Kniff verhindert die Wärmeleitung. Weil die Flasche im Inneren verspiegelt ist, ist auch die Wärmestrahlung unterbunden.

Konvektion – Energieübertragung mit Stoffen

Ein Drachenflieger, ein Adler und ein Heißluftballon zeigen die dritte Möglichkeit des Energietransports auf: die Konvektion. Bei der Konvektion wird die Energie mit dem zugehörigen Stoff transportiert. Die warme Luft über einer Kerze steigt auf, bis sie sich wieder abkühlt und zu sinken beginnt. Drachenflieger und Adler nützen diesen Effekt aus und können mit der warmen Luft Tausende von Metern in die Höhe steigen.

Auch in Flüssigkeiten gibt es Konvektion. Einer der größten Flüssigkeitsströme ist der Golfstrom, der es ermöglicht, dass auch noch in Nordeuropa ein mildes Klima herrscht. Die Konvektion im Wasser lässt sich mit einem Versuch mit einem zu einer rechteckigen Form gebogenen Glasrohr veranschaulichen. Durch die Konvektion ist es möglich, zur Wärmeversorgung von Häusern und Wohnungen Zentralheizungen zu bauen. Die Energie lässt sich von einem Heizkraftwerk über mehrere Kilometer zum Verbraucher in gut isolierten Rohren transportieren.