Dans le langage courant, le concept de chaleur peut sembler abstrait, mais il a une définition très précise dans la science. La chaleur est le transfert d'énergie d'un corps ou d'un environnement avec une température supérieure à un autre organisme ou l'environnement avec une température plus basse. Il existe trois façons fondamentales dans laquelle la chaleur peut être transférée: la conduction, la convection et le rayonnement.
Conduction
La conduction est le transfert de chaleur par contact direct entre les deux objets ou environnements. Ce transfert d'énergie thermique est facilité par le contact des molécules dans les deux environnements. Molécules de l'objet avec une température plus élevée sont très énergique, et se déplacent avec une vitesse élevée. Lorsque ces molécules entrent en contact avec les molécules dans l'objet de plus basse température, qui sont relativement lents, ils transfèrent leur énergie à ces molécules plus lent mouvement. Au fil du temps, bon nombre de ces collisions auront lieu. En conséquence, l'énergie des molécules à partir des deux objets atteigne l'équilibre, et, éventuellement, les deux objets auront la même température.
Conduction a lieu chaque fois que deux objets ou environnements sont en contact les uns avec les autres; par exemple, le chauffage d'une casserole sur un brûleur est un exemple de conduction.
Convection
La convection est le transfert de chaleur à travers le mouvement des fluides tels que l'air ou de liquides, à des températures différentes. Le mouvement des fluides à une certaine température entraînera le transfert d'énergie thermique à l'environnement dans lequel ils sont fluides. Ce transfert de chaleur est pas due à un mouvement moléculaire particulier, comme en conduction; au contraire, elle est due au mouvement macroscopique d'un ensemble de molécules.
L'eau bouillante est un exemple de transfert de chaleur par convection. Si l'eau est chauffée dans un pot sur un brûleur, l'eau chaude va atteindre le sommet et l'eau froide tombe. Cependant, l'eau froide au fond du finira par être chauffé, et atteindre le sommet, conduisant à un mouvement continu de l'eau, ce qui augmente la température dans l'eau.
Radiation
Le rayonnement est le transfert d'énergie thermique par rayonnement électromagnétique, par exemple, la lumière infrarouge ou visible. Ce transfert d'énergie peut se produire sans un environnement intermédiaire; ce type d'énergie thermique peut être transférée dans l'espace vide.
Le chauffage de la Terre, le Soleil est un exemple de chauffage par rayonnement. Le soleil émet de grandes quantités d'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique, dont une partie est absorbée par la terre, ce qui conduit à une augmentation de la température de la Terre.