Thermische energie, ook bekend als warmte, heeft van nature de neiging over te gaan van hetere objecten naar koudere objecten totdat thermisch evenwicht is bereikt. Dit proces wordt beheerst door de wetten van de thermodynamica. Na verloop van tijd zal thermische energie zich verspreiden en gelijkmatig verdeeld worden binnen een gesloten systeem.

1. Leiding: In een proces dat geleiding wordt genoemd, wordt thermische energie overgedragen tussen objecten die met elkaar in contact staan. Wanneer u bijvoorbeeld een hete kachel aanraakt, wordt de warmte van de kachel via geleiding naar uw hand overgebracht. De geleidingssnelheid hangt af van de betrokken materialen, waarbij goede geleiders zoals metalen sneller warmte overbrengen dan slechte geleiders zoals hout of plastic.

2. Convectie: Thermische energie kan zich ook door vloeistoffen (vloeistoffen of gassen) verplaatsen via convectiestromen. Wanneer een vloeistof wordt verwarmd, wordt deze minder dicht en stijgt deze, terwijl koelere, dichtere vloeistof zinkt. Hierdoor ontstaat een continue cyclus van warme vloeistof die naar boven beweegt en koelere vloeistof die naar beneden beweegt. Dit is hoe warmte wordt verspreid in de atmosfeer en oceanen van de aarde.

3. Straling: Thermische energie kan zich voortplanten als elektromagnetische golven door straling, zoals zonlicht of de hitte van een brand. Alle objecten boven het absolute nulpunt zenden straling uit, maar de hoeveelheid en intensiteit zijn afhankelijk van de temperatuur van het object. Hetere objecten zenden intensere straling uit.

In een gesloten systeem stroomt thermische energie in de loop van de tijd via deze mechanismen voortdurend van gebieden met een hogere temperatuur naar een lagere temperatuur, waardoor de temperatuurverschillen geleidelijk afnemen en een toestand van thermisch evenwicht wordt bereikt.