Radiasi, konveksi, dan konduksi adalah tiga cara berbeda di mana panas dapat ditransfer. Konveksi dan konduksi membutuhkan materi untuk mentransfer panas. Radiasi memindahkan panas melalui ruang dalam bentuk energi, sebagai gelombang. Meskipun ketiga metode perpindahan panas ini melibatkan prinsip yang berbeda, semuanya dapat dipahami berdasarkan fisika panas, atau energi panas.
Materi terdiri dari partikel, yang berinteraksi satu sama lain untuk mentransfer energi panas. Ketika suatu bahan dengan suhu yang lebih tinggi bersentuhan dengan bahan yang suhunya lebih rendah, panas mengalir dari bahan yang lebih panas ke bahan yang lebih dingin. Proses ini akan terus berlanjut sampai kedua bahan berada pada suhu yang sama dan telah mencapai keadaan kesetimbangan termal.
Dalam konduksi, bagian materi yang lebih panas bersentuhan dengan bagian materi yang lebih dingin, dan panas mengalir dari bagian yang lebih panas ke bagian yang lebih dingin. Panas dilakukan karena partikel yang bergerak cepat dari materi yang lebih panas mentransfer energi ke molekul yang lebih dingin dan bergerak lebih lambat dari materi yang lebih dingin. Kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan panas tergantung pada struktur molekul dan konsistensinya. Misalnya, logam adalah konduktor panas yang lebih baik daripada kayu, dan padatan adalah konduktor panas yang lebih baik daripada cairan.
Konveksi mentransfer panas berdasarkan prinsip yang berbeda dari gerakan partikel. Ketika partikel memiliki sejumlah besar energi panas, energi ini menyebabkan mereka bergerak lebih cepat dan menyebar, membuat material kurang padat. Partikel di daerah yang lebih dingin memiliki lebih sedikit energi dan bergerak lambat, menyebabkan kepadatan yang lebih besar. Dalam fluida dan gas, prinsip ini menghasilkan daerah yang lebih dingin dari material yang tenggelam ke bawah, sementara daerah yang lebih panas naik ke atas.
Arus terbentuk oleh sirkulasi cairan atau gas dalam pola ini. Ini disebut arus konveksi. Di atmosfer, misalnya, udara dingin tenggelam sementara udara hangat naik, menghasilkan sirkulasi.
Metode perpindahan panas ketiga, radiasi, tidak memerlukan materi dan tidak bergantung pada interaksi partikel. Contohnya adalah radiasi matahari. Panas dari matahari mencapai bumi meskipun melalui ruang hampa udara. Dalam kasus radiasi, energi panas ada dalam bentuk gelombang. Ini adalah jenis radiasi elektromagnetik, seperti cahaya tampak.
Atom menyerap energi radiasi melalui elektronnya, yang menggunakan energi untuk pindah ke tingkat yang lebih tinggi di dalam atom. Energi ini dapat dipancarkan kembali ketika elektron turun ke tingkat semula. Suhu suatu benda dengan adanya radiasi tergantung pada seberapa banyak energi yang diserap versus berapa banyak yang dipancarkannya, sehingga benda yang menyerap lebih banyak energi daripada yang dipancarkannya akan naik suhunya.