1. Conduzione: Questo è il trasferimento di calore tra particelle che sono in diretto contatto tra loro. Quando due oggetti di diversa temperatura entrano in contatto, le particelle dell'oggetto più caldo vibrano più rapidamente e si scontrano con le particelle dell'oggetto più freddo, trasferendo loro energia. I solidi sono generalmente migliori conduttori di calore rispetto ai liquidi e ai gas perché le particelle sono più fitte e quindi hanno collisioni più frequenti. I metalli, in particolare, sono ottimi conduttori termici grazie al loro elevato numero di elettroni liberi, che possono trasportare facilmente il calore.
2. Convezione: È il trasferimento di calore attraverso il movimento di un fluido (liquido o gas). Si verifica quando un fluido caldo sale e viene sostituito da un fluido più freddo, che viene quindi riscaldato e sale in un ciclo continuo. La convezione è un meccanismo primario di trasferimento del calore nei liquidi e nei gas. Ad esempio, quando l'acqua viene riscaldata in una pentola, l'acqua vicino al fondo della pentola diventa meno densa poiché si espande a causa dell'aumento della temperatura. Quest'acqua meno densa sale, trasportando calore all'acqua più fredda in alto, che poi affonda e si riscalda.
3. Radiazioni: Si tratta del trasferimento di calore attraverso l'emissione e l'assorbimento di onde elettromagnetiche. Tutti gli oggetti al di sopra dello zero assoluto emettono radiazioni elettromagnetiche, ma la quantità e il tipo di radiazione dipendono dalla temperatura dell'oggetto. A temperatura ambiente gli oggetti emettono principalmente radiazioni infrarosse, che possono essere percepite come calore. La radiazione non richiede un mezzo, quindi può avvenire nello spazio vuoto o attraverso il vuoto. Ad esempio, il calore che senti dal sole è dovuto alla radiazione trasmessa attraverso il vuoto dello spazio.
In molte situazioni pratiche, il trasferimento di calore implica una combinazione di questi meccanismi. Ad esempio, in un caminetto, la conduzione e la convezione trasferiscono il calore dal fuoco all'aria circostante, mentre l'irraggiamento trasporta il calore agli oggetti distanti nella stanza. Comprendere questi meccanismi è essenziale in vari campi come l'ingegneria, la meteorologia, la geologia e molte applicazioni industriali in cui è richiesto un efficiente trasferimento di calore o isolamento.
