A distribuição da energia térmica em um sistema determina a direção do fluxo de calor. O calor flui de regiões de alta energia para regiões de baixa energia até que a energia em ambas as regiões se torne a mesma.
A quantidade de energia térmica de uma determinada massa ou volume de material é chamada de entalpia e é diretamente proporcional à temperatura do material. O calor flui de regiões de alta para baixa temperatura porque a entalpia nas regiões de alta temperatura é maior do que nas regiões de baixa temperatura. Conforme a diferença de temperatura entre duas regiões aumenta, a taxa de fluxo de calor aumenta correspondentemente.
O processo pode ser comparado a uma rampa, em que a diferença entre os lados superior e inferior da temperatura são os lados superior e inferior da rampa, respectivamente. Conforme a inclinação da rampa de gradiente de temperatura aumenta, o fluxo de calor, semelhante à água ou uma bola descendo a rampa, também aumenta.
Diferentes materiais têm diferentes condutividades térmicas, fazendo com que, mesmo quando a diferença de temperatura entre as regiões de materiais de forma idêntica, mas diferentes, seja a mesma, a taxa na qual o calor flui através dos dois materiais não seja a mesma. Revisitando a analogia da rampa, essa condutividade térmica pode ser comparada à aspereza ou suavidade da rampa. Materiais com alta condutividade térmica têm rampas suaves, enquanto aqueles com baixa condutividade têm rampas ásperas.
