Spinduliuotė, konvekcija ir laidumas yra trys skirtingi šilumos perdavimo būdai. Konvekcijai ir laidumui šilumai perduoti reikalinga medžiaga. Spinduliuotė perduoda šilumą per erdvę energijos pavidalu, kaip bangos. Nors šie trys šilumos perdavimo būdai apima skirtingus principus, juos visus galima suprasti remiantis šilumos arba šiluminės energijos fizika.
Medžiaga sudaryta iš dalelių, kurios sąveikaudamos viena su kita perduoda šiluminę energiją. Kai aukštesnės temperatūros medžiaga liečiasi su žemesnės temperatūros medžiaga, šiluma teka iš karštesnės į šaltesnę. Šis procesas tęsis tol, kol abi medžiagos bus tos pačios temperatūros ir pasieks šiluminės pusiausvyros būseną.
Laidumo metu karštesnis medžiagos gabalas liečiasi su šaltesne medžiaga, o šiluma teka iš karštesnės į šaltesnę sritį. Šiluma praleidžiama, nes greitai judančios karštesnės medžiagos dalelės perduoda energiją šaltesnėms, lėčiau judančioms šaltesnės medžiagos molekulėms. Medžiagos gebėjimas praleisti šilumą priklauso nuo jos molekulinės struktūros ir konsistencijos. Pavyzdžiui, metalai yra geresni šilumos laidininkai nei mediena, o kietosios medžiagos yra geresni nei skysčiai.
Konvekcija perduoda šilumą kitokiu dalelių judėjimo principu. Kai dalelės turi daug šiluminės energijos, dėl šios energijos jos greičiau juda ir išsiskleidžia, todėl medžiaga tampa mažiau tanki. Šaltesniame regione esančios dalelės turi mažiau energijos ir juda lėtai, todėl padidėja tankis. Dėl šio principo skysčiuose ir dujose šaltesni medžiagos sritys nugrimzta į apačią, o karštesnės – kyla į viršų.
Srovė susidaro dėl šio modelio skysčio ar dujų cirkuliacijos. Tai vadinama konvekcine srove. Pavyzdžiui, atmosferoje šaltas oras nusileidžia, o šiltas oras pakyla ir sukuria cirkuliaciją.
Trečiasis šilumos perdavimo būdas – spinduliavimas – nereikalauja jokios medžiagos ir nepriklauso nuo dalelių sąveikos. Pavyzdys yra saulės spinduliuotė. Saulės šiluma pasiekia žemę, nepaisant to, kad keliauja per kosmoso vakuumą. Spinduliavimo atveju šiluminė energija egzistuoja bangų pavidalu. Tai elektromagnetinės spinduliuotės rūšis, kaip ir matoma šviesa.
Atomai sugeria spinduliuotės energiją per savo elektronus, kurie naudoja energiją perkelti į aukštesnį atomo lygį. Ši energija vėl gali būti išspinduliuota, kai elektronas nukrenta iki pradinio lygio. Objekto temperatūra esant spinduliuotei priklauso nuo to, kiek energijos jis sugeria, palyginti su tuo, kiek jis išspinduliuoja, todėl objektas, kuris sugeria daugiau energijos nei išskiria, pakils.