O intercâmbio de energia calorífica entre dois sistemas pode efetuar-se fundamentalmente de três formas, conhecidas como condução, convecção, e radiação. Quando o calor se propaga sem transporte da substancia que forma o sistema, mas por meio de intercâmbios energéticos (choques) entre suas partículas integrantes (átomos, moléculas, elétrons etc.), diz-se que se transmitiu por condução. A quantidade de calor conduzida por unidade de tempo depende da diferença de temperatura no condutor, ou, mais exatamente, da variação relativa da temperatura com a longitude (dt/dx, sendo T a temperatura e xa coordenada que dá a posição dos destinos pontos do condutor considerado longitudinal). Tal quantidade de calor depende também das propriedades do material, mediadas pela grandeza física conhecida como condutividade térmica. Outros, como os gases e alguns sólidos, apresentam baixa condutividade. A quantidade de calor H que se transmite por unidade de tempo, através de um condutor de longitude L e seção A é, aproximadamente:
H= kA t2 - t1/L
Em que k é a condutividade térmica e t1 e t2 são as temperaturas máxima e mínima do processo. Quando o calor se transmite por meio de um movimento real a matéria que forma o sistema, diz-se que se propaga por convecção. São exemplos desse procedimento os radiadores de água quente e os aquecedores de ar. Se o movimento se produz por diferenças de densidade, fala-se de convecção natural ou livre; se é provocado por um ventilador ou bomba, o processo chama-se convecção forçada. A dilatação anômala de água (em estado líquido, tem densidade mínima a 4º C e, em estado sólido, é menos densa que em estado líquido), sua pequena condutividade térmica e as correntes de convecção explicam por que no inverno os lagos e tanques congelam na superfície. Além dos processos descritos, condução e convecção, um sistema pode transmitir energia mediante emissão de ondas eletromagnéticas. Um segundo corpo pode absorver essas ondas e, com isso aumentar sua temperatura. Entre os dois corpos registra-se um intercambio de energia e diz-se que o calor se propagou um a outro por radiação. Constata-se na experiência cotidiana que, ao se aquecer um material ele emite radiação. Por exemplo, o aquecimento do filamento da lâmpada pela passagem de corrente elétrica provoca emissão de luz. Quando se aquece uma barra metálica até certa temperatura, ela torna-se incandescente e também emite luz. A freqüência da radiação depende também da temperatura: a barra de ferro aquecida a um temperatura superior, torna-se branca. Em geral, a energia total emitida por radiação é proporcional à quarta potência da temperatura absoluta do emissor. Essa relação é estabelecida pela lei de Stefan-Boltzmann, cuja a expressão é:
w= & 7 elavado a -4
Em que w é a energia por unidade de superfície, T a temperatura absoluta e & a constante de Stefan-Boltzmann (cujo valor é 5,672.10 elevado a 8 watts m elevado a -2 . K elevado a 4). A energia é emitida num determinado intervalo de freqüências, especialmente nos valores próximos à freqüência FM, diretamente proporcional à temperatura absoluta do corpo, conforme estabelece a lei de deslocamento de Wien. As leis empíricas de Stefan-Boltzmann e de Wien tiveram importância decisiva na história da física pois no começo do século XX Max Planck descobriu que as trocas de energia não se efetuavam em forma continua, como se pensava até então, mas em múltiplos de uma energia elementar dependente da freqüência. Essa hipótese revolucionaria lançou as bases de teoria quântica, que viria a desempenhar um papel decisivo no conhecimento da estrutura do átomo