Transferul de energie termică dintr-o zonă fierbinte într-o zonă rece este cunoscut sub numele de flux de căldură. Acest lucru se întâmplă atunci când un anumit obiect sau material se află la o temperatură diferită de cea a obiectelor din jur. Principiul din spatele acestui proces implică faptul că echilibrarea termică trebuie să aibă loc între obiecte, cunoscută și sub numele de a doua lege a termodinamicii. În esență, atunci când există o diferență de temperatură între materiale, fluxul de căldură poate fi doar încetinit, nu oprit.
Fluxul de căldură se bazează în mare măsură pe conceptul de conducere. Practic, transferul de energie termică se bazează pe difuzia electronilor liberi. Pentru ca căldura să se deplaseze de la un obiect sau material la altul, atomii adiacenți vibrează unul împotriva celuilalt. Acest lucru este cauzat de mișcarea electronilor de la un atom la altul. În ceea ce privește lichidele, moleculele sunt mai îndepărtate, motiv pentru care energia termică este transferată într-un ritm mai lent atunci când această stare a materiei este prezentă.
Convecția este, de asemenea, importantă pentru fluxul de căldură. Acest lucru se întâmplă atunci când un obiect solid sau o suprafață este situată în apropierea unui gaz sau lichid. Rata transferului termic crește pe măsură ce mișcarea se mișcă mai rapid. În legile termodinamicii există două tipuri diferite de convecție: naturală și forțată. Forțele de plutire datorate variațiilor de densitate ale gazului sau lichidului apar în mod natural, în timp ce convecția forțată este ca răspuns la o metodă artificială, cum ar fi o pompă sau un ventilator.
Când căldura este transferată din materiale printr-un spațiu gol, conceptul este cunoscut sub numele de radiație. Acest lucru se întâmplă pentru toate obiectele peste zero absolut, chiar și pentru cele situate într-un vid perfect. De exemplu, radiația de la Soare călătorește prin vidul spațiului înainte de a afecta pământul și alte planete.
Principiul general al termodinamicii și fluxului de căldură a fost stabilit de Sir Isaac Newton. Legea răcirii spune că „rata pierderii de căldură a unui corp este proporțională cu diferența de temperatură dintre corp și mediul înconjurător.” Acest lucru poate fi observat analizând alimentele. De exemplu, atunci când o plăcintă este scoasă din cuptor și plasată într-o fereastră rece, rata de pierdere a căldurii este determinată de temperatura aerului.
Un efect secundar interesant al fluxului de căldură poate apărea atunci când vaporii se transformă în fază lichidă. Cunoscut sub numele de condensare, acest proces se bazează pe schimbarea formei gazoase a unui lichid. Acest lucru se vede în natură sub formă de ceață sau pe un pahar rece într-o zi fierbinte.