Radiācija, konvekcija un vadītspēja ir trīs dažādi siltuma pārneses veidi. Konvekcijai un vadītspējai ir nepieciešama viela, lai nodotu siltumu. Radiācija pārnes siltumu caur telpu enerģijas veidā viļņu veidā. Lai gan šīs trīs siltuma pārneses metodes ietver dažādus principus, tās visas var saprast, pamatojoties uz siltuma jeb siltumenerģijas fiziku.
Matēriju veido daļiņas, kas mijiedarbojas viena ar otru, lai pārnestu siltumenerģiju. Kad materiāls ar augstāku temperatūru nonāk saskarē ar materiālu ar zemāku temperatūru, siltums plūst no karstāka materiāla uz aukstāku. Šis process turpināsies, līdz abi materiāli ir vienā temperatūrā un ir sasnieguši termiskā līdzsvara stāvokli.
Vadīšanas laikā karstāks vielas gabals nonāk saskarē ar aukstāku vielas gabalu, un siltums plūst no karstāka uz aukstāku reģionu. Siltums tiek vadīts, jo karstākas vielas ātri kustīgās daļiņas nodod enerģiju aukstākām, lēnāk kustīgām aukstākās vielas molekulām. Materiāla spēja vadīt siltumu ir atkarīga no tā molekulārās struktūras un konsistences. Piemēram, metāli ir labāki siltuma vadītāji nekā koks, un cietās vielas ir labākas siltuma vadītspējas nekā šķidrumi.
Konvekcija pārnes siltumu, pamatojoties uz atšķirīgu daļiņu kustības principu. Ja daļiņām ir liels siltumenerģijas daudzums, šī enerģija liek tām pārvietoties ātrāk un izkliedēties, padarot materiālu mazāk blīvu. Daļiņām vēsākā reģionā ir mazāk enerģijas un tās pārvietojas lēni, tādējādi palielinot blīvumu. Šķidrumos un gāzēs šī principa rezultātā materiāla vēsākie reģioni nogrimst apakšā, bet karstākie reģioni paceļas uz augšu.
Strāvu veido šķidruma vai gāzes cirkulācija šajā shēmā. To sauc par konvekcijas strāvu. Piemēram, atmosfērā aukstais gaiss nogrimst, bet siltais gaiss paceļas, radot cirkulāciju.
Trešā siltuma pārneses metode, starojums, neprasa nekādu vielu un nav atkarīga no daļiņu mijiedarbības. Piemērs ir saules starojums. Saules siltums sasniedz zemi, neskatoties uz to, ka tas ceļo pa kosmosa vakuumu. Radiācijas gadījumā siltumenerģija pastāv viļņu veidā. Tas ir elektromagnētiskā starojuma veids, piemēram, redzamā gaisma.
Atomi absorbē starojuma enerģiju caur saviem elektroniem, kas izmanto enerģiju, lai pārvietotos uz augstāku līmeni atomā. Šo enerģiju var izstarot vēlreiz, kad elektrons nokrīt līdz sākotnējam līmenim. Objekta temperatūra starojuma klātbūtnē ir atkarīga no tā, cik daudz enerģijas tas absorbē salīdzinājumā ar to, cik daudz tas izstaro, tāpēc objekts, kas absorbē vairāk enerģijas nekā izstaro, paaugstināsies.