Wymiana ciepła wymienia energię pomiędzy dwoma systemami. Ten transfer może być między stałymi obiektami, cieczami, gazami lub kombinacją typów stanów. Istnieją trzy rodzaje przekazywania ciepła: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie.
Przewodnictwo to bezpośredni przekaz ciepła dwóch obiektów będących w kontakcie ze sobą. Konwekcja to przeniesienie spowodowane przepływem cieczy lub gazu przez inny obiekt; im wyższa prędkość cieczy lub gazu, tym większa ilość ciepła. Promieniowanie jest przenoszeniem energii cieplnej w postaci fal elektromagnetycznych.
Wszystko, co ma masę, ma energię. Molekuły przedmiotów wibrują w stosunku do ciepła, które zawierają; im więcej ciepła, tym więcej drgań. Łatwo to zauważyć, gdy woda chłodzi się do punktu zamarzania. W miarę ochładzania się wody energia zawarta w cząsteczkach wody maleje, spowalniając je. Przy zerowych stopniach Celsjusza molekuły osiągają punkt, w którym nie są w stanie pozostać w postaci płynnej i stać się lodem. W temperaturze wrzenia wody, 100 stopni Celsjusza, woda uzyskała wystarczającą ilość ciepła, aby utworzyć gaz, postrzegany jako para wodna. Absolutne zero to dolna granica ciepła. Przewiduje, że po osiągnięciu tego limitu ruch cząsteczek kryształu zatrzymuje się całkowicie.
