Căldura poate fi transferată între obiecte în trei moduri, în funcție de mediu: conducție, convecție sau radiație. Conducția are loc în solide, convecția are loc în lichid sau gaz și radiația apare în aproape orice mediu , inclusiv un vid. Cele trei metode de transfer de căldură au o viteză și o eficiență scăzută, în funcție de sursa și diferența de temperatură.
Conducția are loc atunci când materia solidă intră în contact direct cu alte materii solide. Căldura este o funcție a energiei cinetice; moleculele obiectelor mai calde se mișcă mai repede decât cele ale obiectelor mai reci. Atunci când o moleculă cu mișcare mai rapidă se ciocnește cu o mișcare mai lentă, schimbă energia cinetică și căldura. Viteza la care se produce acest lucru depinde de dimensiunea obiectelor și de diferența de temperatură. De exemplu, aruncarea unui cub de gheață într-un castron de supă fierbinte face ca cubul de gheață să se topească rapid.
Convecția are loc în fluide. Pe măsură ce fluidul se încălzește, moleculele sale sunt mai puțin rigide și mai puțin dense. Acest lucru le face să se ridice, deplasând lichidul mai rece, unde este încălzit pentru a forma un curent de convecție care transportă căldură de la un loc la altul.
Radiația are loc peste tot, chiar și în vidul spațiului. Fiecare obiect radiază căldura și energia, transferându-l prin unde electromagnetice; cu cât este mai fierbinte obiectul, undele de frecvență mai înalte pe care le emite. Când ochiul se încălzește, frecvența de emisie crește, până când lungimea de undă atinge cea a luminii vizibile. Acesta este motivul pentru care ochiul strălucește roșu pe măsură ce se încălzește; o cameră video infraroșu poate detecta radiația chiar înainte de a fi vizibilă cu ochiul liber. În timp ce se încălzește, în cele din urmă emite radiații ultraviolete, gamma și raze X.
