Materie überträgt thermische Energie auf eine von drei Arten: durch Leitung, Konvektion und Strahlung. Wenn zwei Objekte mit unterschiedlichen Temperaturen zusammengefügt werden, versuchen die Objekte, ein thermisches Gleichgewicht zu erreichen. Das heißt, Wärme wird von der höheren Konzentration auf die niedrigere Konzentration übertragen – von heiß auf kalt. Mit anderen Worten, das heißere Objekt überträgt Wärme auf das kühlere Objekt, bis beide Objekte die gleiche Temperatur haben. Sobald die Objekte ein Gleichgewicht erreicht haben, werden sie dort bleiben, es sei denn, es kommt zu einer äußeren Veränderung.
Die Moleküle in einem Objekt mit höherer Wärmeenergie schwingen schneller als in einem Objekt mit geringer Wärmeenergie. Die sich bewegenden Moleküle können dann mit anderen Molekülen zusammenstoßen, wodurch sie sich bewegen, wenn Energie übertragen wird. Leitung ist das, was passiert, wenn Objekte Wärmeenergie durch aneinanderstoßende Moleküle übertragen. Dies kann man sehen, wenn ein Metalllöffel in heißen Tee getaucht wird. Die Moleküle des Tees vibrieren gegen die Moleküle im Löffel, wodurch sich die Moleküle beschleunigen und der Löffel sich aufheizt.
Eine andere Möglichkeit, Wärmeenergie zu transportieren, ist Konvektion. Konvektion hat mit Wärme zu tun, die durch die Bewegung von Flüssigkeiten übertragen wird. Es gibt zwei Arten von Konvektion: natürliche und erzwungene Konvektion. Bei erzwungener Konvektion werden Objekte wie eine Pumpe oder ein Ventilator verwendet, um Flüssigkeiten zu bewegen und Wärme zu übertragen. Beispiele für erzwungene Konvektion umfassen Konvektionsöfen und Fluidwärmestrahlersysteme.
Natürliche Konvektion tritt auf, wenn eine Flüssigkeit zwei unterschiedliche Temperaturen hat, die unterschiedliche Dichten verursachen. Ein Beispiel für natürliche Konvektion ist das Erhitzen von Wasser auf einem Herd. Die Hitze des Ofens erhitzt den Boden des Wassers, wodurch die Moleküle schneller vibrieren. Wenn Moleküle schwingen, dehnen sie sich aus und verlieren an Dichte, wodurch das wärmere Wasser aufsteigt und das kältere Wasser absinkt. Das kühlere Wasser erwärmt sich dann und steigt nach oben. Die Kreisströmung, die dieser Prozess erzeugt, wird Konvektionsströmung genannt und ist für viele Aspekte des Wetters verantwortlich.
Die letzte Methode, die die Welt zur Übertragung von Wärmeenergie verwendet, ist Strahlung. Mit Strahlung können Objekte Wärmeenergie durch ein Vakuum übertragen. Dies ist die Art der Wärmeübertragung, bei der die Sonne die Erde erwärmt. Dabei wird Wärmeenergie in Form von Infrarotstrahlen übertragen. Obwohl Wärmeenergie durch Strahlung übertragen werden kann, spüren wir die Wärme, wenn die Infrarotstrahlen auf ein Objekt wie Luft treffen und bewirken, dass sich die Moleküle schneller bewegen und sich aufheizen.