Warmteoverdracht beslaat een veld met een breed scala aan functies, van de eenvoudige processen van het verwarmen en koelen van objecten tot geavanceerde thermodynamische concepten in de thermische fysica. Om te begrijpen hoe een drankje in de zomer afkoelt of hoe warmte van de zon naar de aarde reist, moet u deze basisprincipes van warmteoverdracht op een fundamenteel niveau begrijpen.
Second Law of Thermodynamics

De Tweede wet van de thermodynamica stelt dat warmte wordt overgedragen van een object met een hogere temperatuur naar dat van een lagere temperatuur. De hogere energie-atomen (en dus hogere temperatuur) bewegen naar de lagere energie-atomen (lagere temperatuur) om het evenwicht te handhaven (bekend als thermisch evenwicht). Warmteoverdracht vindt plaats om dit principe te handhaven wanneer een object een andere temperatuur heeft dan een ander object of zijn omgeving.
Warmteoverdracht door geleiding

Wanneer deeltjes materie in direct contact zijn, wordt warmteoverdracht door middel van ", 3, [[De aangrenzende atomen van hogere energie trillen tegen elkaar, waardoor de hogere energie wordt overgedragen naar de lagere energie, of hogere temperatuur naar lagere temperatuur. Dat wil zeggen, atomen met hogere intensiteit en hogere hitte zullen trillen, waardoor de elektronen naar gebieden met lagere intensiteit en lagere hitte worden verplaatst. Vloeistoffen en gassen zijn minder geleidend dan vaste stoffen (metalen zijn de beste geleiders) vanwege het feit dat ze minder dicht zijn, wat betekent dat er een grotere afstand tussen atomen is.
Convectie Warmteoverdracht

Convectie beschrijft warmte overdracht tussen een oppervlak en een vloeistof of gas in beweging. Naarmate de vloeistof of het gas sneller reist, neemt de convectieve warmteoverdracht toe. Twee soorten convectie zijn natuurlijke convectie en geforceerde convectie. In natuurlijke convectie ontstaat vloeiende beweging van de hete atomen in de vloeistof, waar de hete atomen omhoog bewegen naar de koelere atomen in de lucht - de vloeistof beweegt onder invloed van de zwaartekracht. Voorbeelden hiervan zijn de stijgende wolken van sigarettenrook, of hitte uit de motorkap van een auto die naar boven stijgt. Bij geforceerde convectie wordt de vloeistof gedwongen zich over het oppervlak te verplaatsen door een ventilator of pomp of een andere externe bron.
Warmteoverdracht en straling

Straling (niet te verwarren met thermische straling) verwijst naar de warmteoverdracht door lege ruimte. Deze vorm van warmteoverdracht vindt plaats zonder een tussenliggend medium; straling werkt zelfs in en door een perfect vacuüm. Energie van de zon reist bijvoorbeeld door het vacuüm van de ruimte voordat de warmteoverdracht de aarde verwarmt.

Warmteoverdracht vormt een integraal onderdeel van het onderwijs in relevante vakken, zoals in het curriculum van chemische of werktuigbouwkunde . Productie en HVAC (verwarming, ventilatie en luchtkoeling) zijn voorbeelden van industrieën die sterk afhankelijk zijn van thermodynamica en principes van warmteoverdracht. Thermische wetenschappen en thermische fysica zijn hogere onderwijsgebieden die zich bezighouden met warmteoverdracht.