Transferul de căldură schimbă energia între două sisteme. Acest transfer poate fi între obiecte solide, lichide, gaze sau o combinație de tipuri de stare. Există trei tipuri de transfer de căldură: conducție, convecție și radiație.
Conducția este transferul direct de căldură al două obiecte în contact unul cu celălalt. Convecția este transferul datorat curgerii unui lichid sau a gazului pe un alt obiect; cu cât este mai mare viteza lichidului sau gazului, cu atât este mai mare cantitatea de transfer de căldură. Radiația este transferul energiei termice sub formă de unde electromagnetice.
Orice are masa are energie. Moleculele obiectelor vibrează în raport cu căldura pe care o conțin; mai multa caldura, cu atat mai multa vibratie. Acest lucru este ușor de văzut când apa se răcește până la punctul de îngheț. Pe măsură ce apa se răcește, energia conținută în moleculele de apă scade, încetinind-o. La zero grade Celsius, moleculele ajung la un punct în care nu mai sunt capabili să rămână în formă lichidă și să devină gheață. La punctul de fierbere al apei, la 100 de grade Celsius, apa a obținut suficient transfer de căldură pentru a forma un gaz, considerat abur. Absolut zero este limita inferioară a căldurii. Ea prezice că, odată atinsă această limită, mișcarea moleculară a unui cristal se oprește în întregime.
