I metalli conducono il calore perché hanno elettroni liberi nei loro atomi. Quando un metallo è soggetto al calore, gli elettroni liberi si muovono, diffondendo il calore agli atomi più vicini. Il calore viene quindi trasferito su tutto il metallo.
La conduttività termica di un metallo dipende da tre fattori: quanti elettroni liberi ha un metallo, quanto velocemente gli elettroni possono muoversi e quanto lontano possono viaggiare gli elettroni prima di sbattere contro un ostacolo e cambiare rotta.
Un metallo ha un reticolo di atomi, ciascuno con un guscio esterno contenente elettroni che normalmente si dissociano dall'atomo principale prima di attraversare il reticolo. Il gruppo di elettroni libero e dissociato consente al metallo di condurre calore e corrente elettrica. Quando il metallo viene riscaldato o viene applicata una tensione elettrica, un campo elettrico all'interno del metallo attiva il movimento degli elettroni, facendoli spostare da un'estremità all'altra del conduttore.
Gli elettroni di metalli come l'oro, l'alluminio, l'argento e il rame possono superare centinaia di atomi prima di urtare ostacoli che li fanno cambiare rotta. Questo spiega perché alcuni metalli sono conduttori di calore migliori di altri metalli. Ad esempio, in lega, gli elettroni riescono solo a passare attraverso alcuni atomi prima di urtare contro ostacoli.
