Czynnikiem koniecznym dla przepływu ciepła z jednego obiektu do drugiego jest to, że oba obiekty muszą mieć różne temperatury. Ciepło zawsze "płynie" lub przesuwa się z gorącego obiektu do chłodniej, chyba że jakiś agent zewnętrzny wykonuje pracę.
Gdy ciepło płynie, cieplejszy obiekt ochładza się, a chłodniejszy obiekt ogrzewa się, aż osiągną tę samą temperaturę, czyli "równowagę termiczną". Gdy to się stanie, proces wymiany ciepła zostanie zatrzymany.
Wymiana energii cieplnej wiąże się ze zmianą czynnika intensywnego lub rozległego (znanego również jako współczynnik wydajności), niezależnie od tego, czy energia cieplna jest wymieniana poprzez pracę lub przepływ ciepła. W wymianie ciepła czynnikiem intensywnym jest temperatura, a dużym czynnikiem jest entropia.
Istnieją trzy różne sposoby przepływu ciepła z jednego obiektu do drugiego: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie. Przewodnictwo obejmuje przenoszenie ciepła przez atomy wpadające na siebie. Konwekcja, która zachodzi w powietrzu i płynach, posuwa się o krok dalej. Początkowe przenoszenie ciepła odbywa się przez przewodzenie, ale potem tworzy się pętla z ciepłymi obszarami wznoszącymi się i chłodnymi obszarami opadającymi, tworząc okrągły efekt zwany "komórką konwekcyjną". W promieniowaniu cieplnym równowaga termiczna oznacza, że cząsteczki pochłaniają taką samą ilość promieniowania z otoczenia, że same promieniują, więc nic się nie zmienia. Przenikanie ciepła następuje, gdy cząsteczki emitują więcej promieniowania niż absorbują ze swojego otoczenia.
