Коли існує різниця температур між двома об'єктами або коли змінюється температура об'єкта, теплова енергія переноситься від тепліших місць до холодніших, поки не буде досягнуто теплової рівноваги.
Наведене тепло може передаватися досліджуваному об'єкту трьома шляхами: теплопровідністю, конвекцією та випромінюванням.
Теплопровідність характеризується питомою теплопровідністю та коефіцієнтом теплопровідності.
Передача тепла за допомогою теплопровідності відбувається переважно в твердих тілах і, до певної міри, в рідинах, коли більш гарячі молекули передають свою енергію сусіднім менш гарячим молекулам.
Деякі матеріали проводять тепло дуже ефективно, інші менш ефективно. Передача тепла в металах, що добре проводять, викликається потоками електронів, що пояснює дуже високу швидкість цієї передачі в таких матеріалах.
Кількість тепла, що передається за допомогою теплопровідності, залежить від кількох факторів:
- питомої теплопровідності матеріалу;
- різниці температур на протилежних по товщині кінцях матеріалу;
- площа поверхні, через яку передається тепло.
Метали та матеріали з високою питомою теплопровідністю є хорошими провідниками теплової енергії.
Матеріали на кшталт вати і піноматеріали, деякі пластмаси проводять теплову енергію не дуже добре. Вони мають низькі величини питомої теплопровідності і називаються утеплювачами. Їхня властивість ізолювати тепло пояснюється, в основному, тим, що вони містять велику кількість малих повітряних порожнин. Повітря, зокрема, є поганим провідником тепла.
Конвекція відбувається у рідинах і газах і полягає у русі мас молекул. У цьому процесі тепло передається від однієї молекули до іншої шляхом теплопровідності, а потім перемішуються молекули між собою. Коли суміш стає менш щільною, ніж навколишні молекули, вона піднімається. Холодніша, щільніша, частина рідини або газу опускається. Саме відмінність у щільності викликає природне перемішування. Конвекція відбувається між рідинами або газами та навколишніми поверхнями. Енергія переноситься від однієї молекули до іншої шляхом теплопровідності, але потім ці молекули починають перемішуватися між собою під дією тиску та різниці енергій.
Конвекція може належати до одного з двох видів — природна та примусова (вимушена) конвекція.
Природна конвекція обумовлена змінами густини рідини чи газу. Коли рідина чи газ нагріваються, вони прагнуть піднятися вгору щодо холоднішої частини рідини чи газу, а холодніша частина, опускається вниз.
Примусова конвекція викликається будь-якою силою, що прикладається ззовні, наприклад, вітром, насосом або вентилятором.
Кількість тепла, яке переноситься конвекцією, залежить від наступних факторів:
- коефіцієнта конвекційної передачі тепла;
- відмінності температур у масі матеріалу;
- площі області, через яку відбувається передача тепла.
Коефіцієнт конвекційної передачі тепла для будь-якої поверхні визначається експериментально або шляхом оцінки на підставі інших експериментальних даних. Його точне значення залежить від кількох факторів, найважливіші з яких такі:
- швидкість потоку повітря;
- орієнтація поверхні по відношенню до потоку;
- стан поверхні;
- форма поверхні;
- в'язкість середовища.
При проведенні обстежень ЕУ нерідко можна зустрітися з тим, що тепле повітря, піднімаючись через конвекцію вгору, зачіпає деякі компоненти обладнання та нагріває їх сильніше, ніж можна було б очікувати. Наприклад, нагрівання в контактному з'єднанні вертикально розташованого контактора або автомата з боку навантаження (знизу) може призвести до того, що з'єднання з боку джерела (вгорі) також буде гарячим, нагрітим конвективним потоком повітря.
Крім теплопровідності та конвекції, теплова енергія може передаватися і за допомогою інфрачервоного випромінювання, яке є однією з форм електромагнітного випромінювання. Всі об'єкти, температура яких вища за абсолютний нуль, випромінюють або поглинають інфрачервоні промені.
Інтенсивність та точна довжина хвилі випромінювання залежать в основному від температури об'єкта. Саме це явище дозволяє спостерігати об'єкти за допомогою камер, чутливих до інфрачервоного випромінювання.
Усі форми електромагнітного випромінювання поширюються по прямій вигляді хвиль зі швидкістю світла (300 тисяч кілометрів на секунду). Інфрачервоне випромінювання може поширюватись і через вакуум.