Šilumos energijos perdavimas iš karštos zonos į vėsią yra žinomas kaip šilumos srautas. Tai atsitinka, kai tam tikro objekto ar medžiagos temperatūra skiriasi nuo aplinkinių objektų. Šio proceso principas yra tas, kad tarp objektų turi įvykti šiluminė pusiausvyra, dar žinoma kaip antrasis termodinamikos dėsnis. Iš esmės, kai tarp medžiagų yra temperatūrų skirtumas, šilumos srautą galima tik sulėtinti, o ne sustabdyti.
Šilumos srautas labai priklauso nuo laidumo sąvokos. Iš esmės šilumos energijos perdavimas priklauso nuo laisvos elektronų difuzijos. Kad šiluma pereitų iš vieno objekto ar medžiagos į kitą, gretimi atomai vibruoja vienas prieš kitą. Tai sukelia elektronų judėjimas iš vieno atomo į kitą. Kalbant apie skysčius, molekulės yra toliau viena nuo kitos, todėl šiluminė energija perduodama lėčiau, kai yra tokia materijos būsena.
Konvekcija taip pat svarbi šilumos srautui. Tai atsitinka, kai kietas objektas ar paviršius yra šalia dujų ar skysčio. Šilumos perdavimo greitis didėja, kai judėjimas juda greičiau. Pagal termodinamikos dėsnius egzistuoja du skirtingi konvekcijos tipai: natūrali ir priverstinė. Natūraliai atsiranda plūduriuojančios jėgos, atsirandančios dėl dujų ar skysčio tankio pokyčių, o priverstinė konvekcija yra atsakas į žmogaus sukurtą metodą, pvz., siurblį ar ventiliatorių.
Kai šiluma perduodama iš medžiagų per tuščią erdvę, ši sąvoka vadinama spinduliuote. Tai atsitinka visiems objektams virš absoliutaus nulio, net ir tiems, kurie yra tobulame vakuume. Pavyzdžiui, Saulės spinduliuotė keliauja per erdvės vakuumą prieš atsitrenkdama į žemę ir kitas planetas.
Bendrąjį termodinamikos ir šilumos srauto principą nustatė seras Isaacas Newtonas. Aušinimo dėsnis teigia, kad „kūno šilumos nuostolių greitis yra proporcingas kūno ir jo aplinkos arba aplinkos temperatūrų skirtumui“. Tai galima pastebėti analizuojant maistą. Pavyzdžiui, kai pyragas išimamas iš orkaitės ir dedamas į vėsų langelį, šilumos nuostolių greitį lemia oro temperatūra.
Vienas įdomus šalutinis šilumos srauto poveikis gali atsirasti, kai garai virsta skysta faze. Šis procesas, žinomas kaip kondensacija, priklauso nuo dujinės skysčio keitimo. Tai matoma gamtoje rūko pavidalu arba ant vėsaus stiklo karštą dieną.