Prenošenje toplote sa jednog tela na drugo je omogućeno putem direktnog protoka toplote, radijacije i konvekcije.
Prenos toplote
Video čas
Protok toplote može se odvijati na tri načina, ali uz to da se uvek poštuje drugi princip termodinamike – toplota uvek prelazi sa toplijeg na hladnije telo. Ova tvrdnja ne sme se shvatiti doslovce, naime toplota uvek prelazi i sa toplijeg na hladnije, ali i sa hladnijeg na toplije telo, s tim što je količina toplote koja prelazi sa toplijeg tela na hladnije veća od protoka toplote u suprotnom smeru, sve dok se temperature tela ne izjednače. U tom trenutku se postiže stanje termodinamičke ravnoteže, gde je protok toplote u oba smera isti, te se temperature tela ne menjaju.
Direktni protok toplote se realizuje u neposrednom kontaktu molekula, na dodirnoj površini toplog i hladnog tela. Kinetička energija se prenosi sa onih molekula, koji imaju veću kinetičku energiju na molekule koji imaju manju kinetičku energiju. Gledano spolja vidimo da se toplota prenosi kroz telo, odnosno da direktno prelazi sa toplijeg na hladnije telo. Kada stavimo hladnu šerpu na vrelu ringlu, na mestu kontakta se prenosi kinetička energija sa bržih molekula (ringla) na sporije molekule (šerpa).
Svako zagrejano telo emituje višak energije u vidu elektromagnetnog zračenja i ovaj proces se naziva radijacija. Talasna dužina emitovanog zračenja obrnuto je srazmerna temperaturi tela koje ga emituje. Što je telo hladnije talasna dužina emitovanog zračenja je veća. Temperaturama koje nas okružuju odgovara zračenje u domenu infracrvene svetlosti, te ga nazivamo toplotno zračenje. Kvracna grejalica se oslobađa viška toplote emitujući infracrveno (i crveno) zračenje, te se najbolji efekat grejanja postiže prilikom direktnog izlaganja zračenju. Zračenje je dominantni princip prenosa toplote u Svemiru, jer ne zahteva nikakvog posrednika, odnosno može se prenositi i kroz vakuum.
Konvekcija je prenos toplote prenošenjem toplih masa fluida (gasovi i tečnosti) kroz regije u kojima je prisutna supstanca niže temperature. Ovakvo strujanje supstance osim materije prenosi i toplotu. Konvekcija je osnovni mehanizam transporta toplote u fluidima, te je dominantan način prenosa toplote u atmosferi i okeanima. Morske struje i vetrovi su posledica konvekcije.
Termodinamička ravnoteža
Sistem (telo) se nalazi u termodinamičkoj ravnoteži, ako je količina toplote koju primi od okoline u jedinici vremena, jednaka količini toplote koju za isto vreme emituje u okolinu.
Bitna karakteristika ovog stanja je da sistem tokom vremena ne menja temperaturu. Svi predmeti u prostoriji, u kojoj dovoljno dugo vlada konstantna temperatura, nalaze se takođe na toj temperaturi. Pa ipak, ako rukom dodirnemo drvenu ploču stola a zatim metalnu nogu tog istog stola, učiniće nam se da je metalna noga hladnija, odnosno da se nalazi na nižoj temperaturi. Naša koža ne registruje temperaturu, već kojom brzinom gubimo toplotu (ili je dobijamo ako dodirnemo nešto vruće). Pošto metal bolje provodi toplotu od drveta, čini nam se da je metalna noga hladnija od drvene ploče stola, jer dodirivanjem metala brže gubimo toplotu.
Održavanje konstantne temperature tela (36,7 oC) je omogućeno ujednačavanjem količine toplote koju organizam proizvede i količine toplote koju izgubi, u jedinici vremena. Tako se leti oblačimo lakše, da bismo pospešili hlađenje, ili se rahlađujemo kupanjem i sl. Zimi je neophodno sprečiti prekomerni gubitak toplote, što se postiže oblačenjem odeće koja zadržava toplotu tela (slabo provodi toplotu).