Wir wissen, dass Wärme die Form von Energie ist, die molekulare Bewegung erzeugt. Moleküle mit viel Wärme bewegen sich schneller, und Moleküle mit weniger Wärme bewegen sich langsamer. Wir wissen auch, dass sich Moleküle, wenn sie wärmer werden und sich schneller bewegen, auseinanderfalten und Objekte sich ausdehnen (größer werden). Dies nennt man thermische Ausdehnung.
Wärmeübertragung ist der physikalische Akt, bei dem thermische Energie zwischen 2 Systemen durch Ableitung von Wärme verändert wird. Die Temperatur und auch der Wärmestrom (im Sinne der Physik: thermische Energie) sind die wesentlichen Prinzipien der Wärmeübertragung. Die Menge an thermischer Energie, die gewonnen werden kann, wird durch die Temperatur bestimmt, und auch der Wärmestrom stellt die Bewegung der thermischen Energie dar.
Auf mikroskopischer Ebene ist die kinetische Energie der Moleküle der direkte Bezug zur thermischen Energie. Mit dem Anstieg der Temperatur nimmt die thermische Bewegung innerhalb der Moleküle zu. Energie wird aus dem Bereich mit höherer kinetischer Energie in den Bereich mit niedrigerer kinetischer Energie übertragen. Einfach ausgedrückt, kann die Wärmeübertragung in 3 große Kategorien eingeteilt werden: physikalische Erscheinung, Konvektion und Strahlung. (Abb. 1)