O calor pode ser transferido entre objetos de uma das três maneiras, dependendo do meio: condução, convecção ou radiação. A condução ocorre em sólidos, a convecção ocorre em líquido ou gás e a radiação ocorre em praticamente qualquer meio , incluindo um vácuo. Os três métodos de transferência de calor têm velocidade e eficiência decrescentes, dependendo da fonte e da diferença de temperatura.
A condução ocorre quando a matéria sólida entra em contato direto com outra matéria sólida. O calor é uma função da energia cinética; as moléculas de objetos mais quentes movem-se mais rápido do que as de objetos mais frios. Quando uma molécula de movimento rápido colide com outra de movimento lento, elas trocam energia cinética e calor. A taxa em que isso ocorre depende do tamanho dos objetos e da diferença de temperatura. Por exemplo, jogar um cubo de gelo em uma tigela de sopa quente faz com que o cubo de gelo derreta rapidamente.
A convecção ocorre em fluidos. À medida que um fluido se aquece, suas moléculas ficam menos rígidas e densas. Isso faz com que eles subam, deslocando o fluido mais frio abaixo, onde é aquecido para formar uma corrente de convecção que transporta calor de um lugar para outro.
A radiação ocorre em todos os lugares, mesmo no vácuo do espaço. Cada objeto irradia calor e energia, transferindo-os por meio de ondas eletromagnéticas; quanto mais quente o objeto, mais ondas de frequência ele emite. À medida que o olho do fogão aquece, sua frequência de emissão aumenta, até que o comprimento de onda alcance o da luz visível. É por isso que o olho fica vermelho à medida que esquenta; uma câmera de vídeo infravermelha pode detectar a radiação antes mesmo que ela se torne visível a olho nu. À medida que aquece, eventualmente emite radiação ultravioleta, gama e raios X.
