Почему теплопроводность газов меньше, чем у жидкостей и твёрдых тел?

Коротко: у газов мало «переносчиков» энергии на единицу объёма и единственный механизм теплопередачи — редкие столкновения молекул. У жидкостей и особенно у твёрдых тел переносчиков много, а механизмы эффективнее, поэтому теплопроводность больше.

Если развернуть по пунктам:

1. Малая объёмная теплоёмкость.
   Поток тепла при теплопроводности примерно пропорционален величине $\rho c$ — сколько энергии на единицу объёма может унести среда при небольшом изменении температуры. У газов плотность $\rho$ на порядки меньше, чем у жидкостей и твёрдых тел, значит и $\rho c$ маленькая. Даже если молекулы газа летают быстро, самих молекул в единице объёма мало — переносить «нечему».

2. Редкие столкновения как основной канал переноса.
   В газе энергия передаётся почти исключительно при столкновениях молекул. Между столкновениями молекулы летят свободно, но пока столкновения не произошло, «поделиться» энергией с соседями нечем. В жидкости частицы постоянно взаимодействуют и «толкают» друг друга на малых расстояниях; в твёрдом теле колебания решётки (фононы) и, в металлах, свободные электроны очень эффективно уносят энергию.

3. Кинетико-теоретическая оценка.
   Для газа из кинетической теории получается оценка

   $$k \sim \tfrac{1}{3}\, C\, v\, \ell,$$

   где $C$ — теплоёмкость на единицу объёма, $v$ — типичная тепловая скорость молекул, $\ell$ — средняя длина свободного пробега. Да, у газа $\ell$ велика, но решающий множитель — маленький $C$ (см. пункт 1). В итоге $k$ получается небольшой. Для жидкостей $C$ огромнее, а эффективная «длина переноса» мала, но компенсируется плотностью контактов; для твёрдых тел добавляется электронный вклад (в металлах), который может давать сотни Вт/(м·К).

4. Числовая интуиция.
   При комнатных условиях: воздух ~0,02–0,03 Вт/(м·К), вода ~0,6, стекло ~1, металлы — от десятков до сотен (медь ~400). Разница видна невооружённым глазом.

5. Зависимость от давления и состава.
   У «идеального» газа теплопроводность слабо зависит от давления (рост плотности компенсируется уменьшением длины свободного пробега). Но если давить сильно или охлаждать до сжижения/сверхкритики, газ начинает вести себя «как жидкость», и теплопроводность растёт. Среди газов водород и гелий заметно «теплопроводнее» благодаря малой молекулярной массе и высокой скорости молекул, но всё равно сильно уступают хорошим твёрдым/жидким проводникам.

6. Важно не путать с конвекцией.
   В реальных задачах газы часто кажутся «хорошими переносчиками тепла» из-за конвекции (движение массы). Но если конвекцию выключить и смотреть только на теплопроводность как на чисто молекулярный перенос, газы проигрывают.

Итого: ключ — низкая плотность (а значит низкая объёмная теплоёмкость) и менее эффективный механизм переноса (редкие столкновения) по сравнению с тесноупакованными и/или электронно-проводящими жидкостями и твёрдыми телами.