一、从高压锅说起热管
生活常识告诉我们，假如高压锅里面没有水，下面马上烧红而上面并不烫手，可见没有水的高压锅热传导很慢。
如果高压锅放入少量的水，下面不会烧红，水一沸腾上面就很烫手，热传导很快。究其原因，是因为沸腾的水在这个过程中快速传递热量。从理论上来说，沸腾的水在高压锅里发生了相变过程：水加热沸腾，由水变为蒸汽，吸收锅底大量热量；蒸汽迅速上升，接触到温度稍微低一点的锅面，蒸汽冷凝成水释放大量热量，并在重力的作用下回流到锅里面。
我们知道物质有三种状态：固态、液态和气态，对应这三种状态存在三种相：固相、液相、气相。所谓相那就是当物质系统中物理、化学性质完全相同，与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。当物体由一种相态(固态、液态或气态)至另一种相态的转变，其间物理特性和分子结构发生了明显变化。当液相变为气相，吸收大量热量；当气相变为液相，释放大量热量。
没有水的高压锅没有相变，热传导仅仅是金属的热传导，锅底锅盖上下温差大，传热响应慢，等温性差。
有水的高压锅除了原来金属的热传导方式外，还增加了一种水沸腾相变传导热量方式，水变为汽，汽变成水，前者吸收锅底大量热量，后者将大量热量释放到锅盖。这种相变热传导方式，就是热管传导方式，使得高压锅上下温差小，传热响应快，等温性好。
由此可见，热管就是一个在密封的金属体放入少量液态工质，一旦液态加热沸腾，发生气态相变，迅速传导热量。
有水的高压锅就相当于一个热管，并且还是一个重力热管，因为水大部分是靠重力回流到锅底的。这种相当于热管的东西，在生活中很多，其原理简化为下图，A是液体，B是汽化过程，液体沸腾，C是气体在冷端释放热量，D是气体又变成液体并且在重力作用下回流到液体之中。
二、热管原理
热管是一种传热性极好的人工器件，常用的热管由三部分组成：主体为一根封闭的金属管，内部有少量工作介质（液体）和毛细结构，管内的空气及其他杂物必须排除在外。
也就是说，典型热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发段（简称热端），另外一端为冷凝段（简称冷端），当热管蒸发段受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用或重力回流到蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。
物体的吸热、放热是相对的，凡是有温度差存在的时候，就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。热传递有三种方式：辐射、对流、传导，其中热传导最快。热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。
详细热管原理，热管在实现这一热量转移的过程中，包含了以下六个相互关联的主要过程：
(1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到（液－－汽）分界面；
(2)液体在蒸发段内的（液－－汽）分界面上蒸发；
(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；
(4)蒸汽在冷凝段内的汽－－液分界面上凝结；
(5)热量从（汽－－液）分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源；
(6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。
热管工作时利用了三种物理学原理：
⑴在真空状态下，液体的沸点降低；
⑵同种物质的汽化潜热比显热高的多；
⑶多孔毛细结构对液体的抽吸力可使液体流动。
三、热管的基本特性
热管是依靠自身内部工作液体相变来实现传热的传热元件，具有以下基本特性。
（1）很高的导热性
热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。当然，高导热性也是相对而言的，温差总是存在的，可能违反热力学第二定律，并且热管的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些传热极限；热管的轴向导热性很强，径向并无太大的改善(径向热管除外)。
（2）优良的等温性
热管内腔的蒸汽处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，根据热力学中的方程式可知，温降亦很小，因而热管具有优良的等温性。
（3）热流密度可变性
热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积，即以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷却面积输出热量，或者热管可以较大的传热面积输入热量，而以较小的冷却面积输出热量，这样即可以改变热流密度，解决一些其他方法难以解决的传热难题。
（4）热流方向可逆性
一根水平放置的有芯热管，由于其内部循环动力是毛细力，因此任意一端受热就可作为蒸发段，而另一端向外散热就成为冷凝段。此特点可用于宇宙飞船和人造卫星在空间的温度展平，也可用于先放热后吸热的化学反应容器及其他装置。
（5）热二极管与热开关性能
热管可做成热二极管或热开关，所谓热二极管就是只允许热流向一个方向流动，而不允许向相反的方向流动；热开关则是当热源温度高于某一温度时，热管开始工作，当热源温度低于这一温度时，热管就不传热。
（6）恒温特性(可控热管)
普通热管的各部分热阻基本上不随加热量的变化而变，因此当加热量变化时，热管各部分的温度亦随之变化。近年来出现了另一种新型热管——可变导热管，使得冷凝段的热阻随加热量的增加而降低、随加热量的减少而增加，这样可使热管在加热量大幅度变化的情况下，蒸汽温度变化极小，实现温度的控制，这就是热管的恒温特性。
（7）环境的适应性
热管的形状可随热源和冷源的条件而变化，热管可做成电机的转轴、燃气轮机的叶片、钻头、手术刀等等，热管也可做成分离式的，以适应长距离或冲热流体不能混合的情况下的换热；热管既可以用于地面(重力场)，也可用于空间(无重力场)。
