Scambio di calore scambia energia tra due sistemi. Questo trasferimento può avvenire tra oggetti solidi, liquidi, gas o una combinazione di tipi di stato. Esistono tre tipi di trasferimento di calore: conduzione, convezione e radiazione.
La conduzione è il trasferimento di calore diretto di due oggetti in contatto tra loro. La convezione è il trasferimento dovuto al flusso di un liquido o gas attraverso un altro oggetto; maggiore è la velocità del liquido o del gas, maggiore è la quantità di trasferimento di calore. La radiazione è il trasferimento di energia termica sotto forma di onde elettromagnetiche.
Qualunque cosa abbia massa ha energia. Le molecole degli oggetti vibrano in relazione al calore che contengono; più calore, più vibrazioni. Questo è facile da vedere quando l'acqua si raffredda fino al punto di congelamento. Quando l'acqua si raffredda, l'energia contenuta nelle molecole d'acqua diminuisce, rallentandole. A zero gradi Celsius, le molecole raggiungono un punto in cui non sono più in grado di rimanere in forma liquida e diventare ghiaccio. Al punto di ebollizione dell'acqua, 100 gradi Celsius, l'acqua ha ottenuto un trasferimento di calore sufficiente a formare un gas, inteso come vapore. Lo zero assoluto è il limite inferiore di calore. Prevede che una volta raggiunto questo limite, il movimento molecolare di un cristallo si fermi completamente.
