Sevanje, konvekcija in prevodnost so trije različni načini prenosa toplote. Konvekcija in prevodnost zahtevata snov za prenos toplote. Sevanje prenaša toploto skozi prostor v obliki energije, kot valovanje. Čeprav te tri metode prenosa toplote vključujejo različna načela, jih je vse mogoče razumeti na podlagi fizike toplote ali toplotne energije.
Snov je sestavljena iz delcev, ki medsebojno delujejo in prenašajo toplotno energijo. Ko material z višjo temperaturo pride v stik z materialom nižje temperature, toplota teče iz toplejšega v hladnejši material. Ta proces se bo nadaljeval, dokler nista materiala na isti temperaturi in ne dosežeta stanja toplotnega ravnotežja.
Pri prevodnosti pride bolj vroč kos snovi v stik s hladnejšim kosom snovi in toplota teče iz toplejšega v hladnejše območje. Toplota se prenaša, ker hitro gibajoči se delci toplejše snovi prenašajo energijo na hladnejše, počasneje gibljive molekule hladnejše snovi. Sposobnost materiala, da prevaja toploto, je odvisna od njegove molekularne strukture in konsistence. Na primer, kovine so boljši prevodniki toplote kot les, trdne snovi pa so boljši prevodniki toplote kot tekočine.
Konvekcija prenaša toploto na podlagi drugačnega principa gibanja delcev. Ko imajo delci veliko toplotno energijo, ta energija povzroči, da se hitreje premikajo in razprostirajo, zaradi česar je material manj gost. Delci v hladnejšem območju imajo manj energije in se premikajo počasi, kar vodi do večje gostote. V tekočinah in plinih to načelo povzroči, da hladnejša področja materiala potonejo na dno, medtem ko se toplejša območja dvignejo na vrh.
Tok nastane s kroženjem tekočine ali plina v tem vzorcu. Temu pravimo konvekcijski tok. V ozračju na primer hladen zrak potone, medtem ko se topel dviga, kar povzroči kroženje.
Tretji način prenosa toplote, sevanje, ne zahteva nobene snovi in ni odvisen od interakcije delcev. Primer je sončno sevanje. Toplota iz sonca doseže zemljo kljub potovanju skozi vakuum v vesolju. V primeru sevanja obstaja toplotna energija v obliki valov. Je vrsta elektromagnetnega sevanja, kot je vidna svetloba.
Atomi absorbirajo energijo sevanja preko svojih elektronov, ki uporabljajo energijo za premik na višjo raven znotraj atoma. Ta energija se lahko ponovno odda, ko elektron pade na prvotno raven. Temperatura predmeta ob prisotnosti sevanja je odvisna od tega, koliko energije absorbira v primerjavi s tem, koliko oddaja, zato se bo temperatura predmeta, ki absorbira več energije, kot jo oddaja, narasla.