Zgodnie z drugim prawem termodynamicznym, energia w systemie może być przenoszona z gorącego na zimny, ponieważ każdy izolowany system z czasem ulega zaburzeniu. Cząsteczki w zimnym obiekcie stają się bardziej nieuporządkowane przez uzyskanie ciepła przez procesy przewodzenia, konwekcji lub promieniowania.
Cząsteczki w gorącym obiekcie są bardziej nieuporządkowane wyższą energią kinetyczną. Oznacza to, że poruszają się one szybciej i ulegają częstszym zderzeniom z innymi cząsteczkami. Kiedy cząsteczki gorącego przedmiotu zderzają się z cząsteczkami zimnego obiektu, energia kinetyczna jest przenoszona z gorącej cząsteczki do zimnej cząsteczki, zwiększając tym samym energię kinetyczną cząsteczek w zimnym obiekcie. Zmianę średniej energii kinetycznej cząsteczek rejestruje się jako zmianę temperatury.
Energia cieplna może być przenoszona z gorącego przedmiotu na zimny obiekt przez przewodzenie, konwekcję lub promieniowanie, w zależności od materiałów, z których wykonane są obiekty, jak również od odległości między nimi. Ciało stałe przenosi ciepło przez przewodzenie, gdy oba obiekty muszą stykać się ze sobą, aby umożliwić kolizje między cząsteczkami i przeniesienie energii kinetycznej. Ciecze i gazy przekazują ciepło przez konwekcję, gdzie wzrost energii kinetycznej cząsteczek powoduje, że przemieszczają się dalej od siebie, zmniejszając w ten sposób gęstość płynu. Z tego powodu ciepłe płyny mają tendencję do wzrostu, a zimne płyny mają tendencję do opadania.
Ciepło można również przenosić na duże odległości bez użycia molekuł poprzez promieniowanie w postaci fal elektromagnetycznych. Ich energia zwiększa energię kinetyczną cząsteczek w zimnych obiektach, mierzoną jako wzrost temperatury.
