Överföringen av värme i materia involverar rörelse av partiklar på en atomär eller molekylär nivå. Partiklar överför värme genom tre mekanismer:ledning, konvektion och strålning.

1. ledning: Detta är överföringen av värme mellan partiklar som är i direkt kontakt med varandra. När två föremål med olika temperatur kommer i kontakt vibrerar partiklarna i det varmare föremålet snabbare och kolliderar med partiklarna i det kallare föremålet och överför energi till dem. Fasta ämnen är generellt sett bättre ledare av värme än vätskor och gaser eftersom partiklarna är tätare packade och därmed har mer frekventa kollisioner. Metaller, i synnerhet, är utmärkta värmeledare på grund av deras höga antal fria elektroner, som lätt kan bära värme.

2. Konvektion: Detta är överföring av värme genom rörelse av en vätska (vätska eller gas). Det uppstår när en varm vätska stiger och ersätts av kallare vätska, som sedan värms upp och stiger i en kontinuerlig cykel. Konvektion är en primär mekanism för värmeöverföring i vätskor och gaser. Till exempel, när vatten värms upp i en kastrull, blir vattnet nära botten av potten mindre tätt eftersom det expanderar på grund av ökad temperatur. Detta mindre täta vatten stiger och transporterar värme till det kallare vattnet på toppen, som sedan sjunker och värms upp.

3. Strålning: Detta är överföringen av värme genom emission och absorption av elektromagnetiska vågor. Alla objekt över absolut noll avger elektromagnetisk strålning, men mängden och typen av strålning beror på objektets temperatur. Vid rumstemperatur avger föremål i första hand infraröd strålning, som kan kännas som värme. Strålning kräver inget medium, så det kan ske i tomt utrymme eller genom ett vakuum. Till exempel beror värmen du känner från solen på strålning som överförs över rymdens vakuum.

I många praktiska situationer innebär värmeöverföring en kombination av dessa mekanismer. Till exempel i en eldstad överför ledning och konvektion värme från elden till den omgivande luften, medan strålning för värme till avlägsna föremål i rummet. Att förstå dessa mekanismer är viktigt inom olika områden som teknik, meteorologi, geologi och många industriella tillämpningar där effektiv värmeöverföring eller isolering krävs.