Теплопроводность большинства жидкостей и твердых диэлектриков составляет десятые доли Вт/(м • К)
, а теплопроводность металлов — десятки и сотни Вт/(м • К). У всех указанных выше веществ есть общий для них механизм теплопроводности — последовательное «раскачивание» слоев атомов или ионов в кристалле. Если мы нагреваем образец с одного из концов, то энергия атомов возрастает, амплитуда колебаний увеличивается и энергия передается следующему слою атомов и т. д. Поэтому у пористых веществ коэффициент теплопроводности еще на порядок меньше.
В металлах же кроме ионов имеются свободные электроны, причем по порядку их столько же, сколько и ионов — каждый атом отдает свои внешние электроны. Поведение этих электронов для многих процессов, в которых они участвуют, можно описать как поведение идеального газа (в его статистической модели, разумеется). Электроны участвуют в процессе теплопроводности и механизм ее такой же, как и для идеальных газов, и большая часть коэффициента теплопроводности обусловлена именно электронным переносом тепла.
В 1819 г. французские ученые Дюлонг и Пти, изучая экспериментально молярные теплоемкости твердых тел, обнаружили удивительный факт — для всех изученных веществ эта величина оказалась близкой к 3R. Более детальные исследования показали, что теплоемкость твердых тел (и жидкостей тоже) зависит от температуры и при комнатной температуре далеко не все вещества подчиняются закону Дюлонга и Пти, но с увеличением температуры теплоемкость всех веществ удовлетворяет этому закону. Правда, для некоторых типов кристаллов это значение может быть в целое число раз больше.
Закон Дюлонга — Пти можно объяснить с точки зрения молекулярно-кинетической теории, а зависимость теплоемкости от температуры удалось объяснить только в рамках квантовой механики. В соответствии с теоремой о равном распределении энергии по степеням свободы, каждому атому, колеблющемуся в узле кристаллической решетки, можно приписать 6 степеней свободы — 3 поступательные и 3, связанные с его потенциальной энергией. Работой по изменению объема твердого тела можно пренебречь.