A transferência de calor na matéria envolve o movimento de partículas em nível atômico ou molecular. As partículas transferem calor através de três mecanismos:condução, convecção e radiação.

1. Condução: Esta é a transferência de calor entre partículas que estão em contato direto umas com as outras. Quando dois objetos de temperaturas diferentes entram em contato, as partículas do objeto mais quente vibram mais rapidamente e colidem com as partículas do objeto mais frio, transferindo energia para elas. Os sólidos são geralmente melhores condutores de calor do que os líquidos e gases porque as partículas são mais compactadas e, portanto, têm colisões mais frequentes. Os metais, em particular, são excelentes condutores térmicos devido ao seu elevado número de elétrons livres, que podem facilmente transportar calor.

2. Convecção: Esta é a transferência de calor através do movimento de um fluido (líquido ou gás). Ocorre quando um fluido quente sobe e é substituído por um fluido mais frio, que é então aquecido e sobe em um ciclo contínuo. A convecção é um mecanismo primário de transferência de calor em líquidos e gases. Por exemplo, quando a água é aquecida numa panela, a água perto do fundo da panela torna-se menos densa à medida que se expande devido ao aumento da temperatura. Essa água menos densa sobe, transportando calor para a água mais fria no topo, que então afunda e é aquecida.

3. Radiação: Esta é a transferência de calor através da emissão e absorção de ondas eletromagnéticas. Todos os objetos acima do zero absoluto emitem radiação eletromagnética, mas a quantidade e o tipo de radiação dependem da temperatura do objeto. À temperatura ambiente, os objetos emitem principalmente radiação infravermelha, que pode ser sentida como calor. A radiação não requer meio, portanto pode ocorrer no espaço vazio ou no vácuo. Por exemplo, o calor que você sente do sol é devido à radiação transmitida através do vácuo do espaço.

Em muitas situações práticas, a transferência de calor envolve uma combinação destes mecanismos. Por exemplo, numa lareira, a condução e a convecção transferem o calor do fogo para o ar circundante, enquanto a radiação transporta o calor para objetos distantes na sala. A compreensão desses mecanismos é essencial em vários campos, como engenharia, meteorologia, geologia e muitas aplicações industriais onde é necessária uma transferência de calor ou isolamento eficiente.