Selon la deuxième loi de la thermodynamique, l'énergie au sein d'un système peut être transférée d'un objet chaud à un objet froid car chaque système isolé a tendance à se désorganiser au fil du temps. Les molécules dans un objet froid deviennent plus désordonnées en gagnant de la chaleur par les processus de conduction, de convection ou de rayonnement.
Les molécules dans un objet chaud ont tendance à être plus désordonnées avec une énergie cinétique plus élevée. Cela signifie qu'ils se déplacent plus rapidement et subissent des collisions plus fréquentes avec d'autres molécules. Lorsque les molécules d'un objet chaud entrent en collision avec celles d'un objet froid, l'énergie cinétique est transférée de la molécule chaude à la molécule froide, augmentant ainsi l'énergie cinétique des molécules dans l'objet froid. Le changement d'énergie cinétique moyenne des molécules est enregistré comme un changement de température.
L'énergie thermique peut être transférée d'un objet chaud à un objet froid par conduction, convection ou rayonnement, en fonction des matériaux dont sont faits les objets ainsi que de la distance qui les sépare. Les solides transfèrent de la chaleur par conduction où les deux objets doivent être en contact l'un avec l'autre afin de permettre des collisions entre les molécules et un transfert d'énergie cinétique. Les liquides et les gaz transfèrent de la chaleur par convection, où une augmentation de l'énergie cinétique des molécules les fait s'éloigner les unes des autres, diminuant ainsi la densité du fluide. C'est la raison pour laquelle les fluides chauds ont tendance à monter et les fluides froids ont tendance à descendre.
La chaleur peut également être transférée sur de longues distances sans l'utilisation de molécules par rayonnement sous forme d'ondes électromagnétiques. Leur énergie augmente l'énergie cinétique des molécules dans les objets froids, qui est mesurée comme une augmentation de la température.
