Теория теплообмена изучает закономерности распределения и переноса тепловой энергии.

Обмен энергией в форме теплоты происходит при наличии разности температур между отдельными телами или частями одного и того же тела и продолжается до тех пор, пока температура обоих тел не сравняется.

Поскольку температура является мерой внутренней энергии, следовательно, при теплообмене происходит — увеличение внутренней энергии одного (холодного) тела за счет ее уменьшения у другого тела (горячего).

Процесс теплообмена является естественным и необратимым, т. е. всегда протекает в одном направлении: от горячего тела к холодному. Существует три способа переноса теплоты: теплопроводность, конвекция и излучение.

Теплопроводность — процесс распространения теплоты в твердых телах и жидкостях, находящихся в состоянии покоя.

В диэлектриках (в материалах, не проводящих электричество) тепловая энергия передается колебаниями кристаллической решетки, а в металлах — главным образом за счет движения свободных электронов в решетке. Теплопроводность в чистом виде наблюдается только в твердых телах.