हम जानते हैं कि पदार्थ छोटे-छोटे कणों से बना होता है जिन्हें परमाणु और अणु कहते हैं। अणु प्रकृति में स्वतंत्र रूप से मौजूद हो सकते हैं और पदार्थ के सभी गुणों को धारण कर सकते हैं। अणु गतिमान होते हैं और उनमें आकर्षण बल भी होता है। गति के कारण अणुओं में गतिज ऊर्जा होती है और आकर्षण बल के कारण उनमें स्थितिज ऊर्जा होती है। जब किसी पदार्थ को गर्म किया जाता है (या जब कोई पदार्थ गर्मी को अवशोषित करता है) तो अणु तेजी से कंपन करना शुरू कर देते हैं इसलिए गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है। जब पदार्थ को ठंडा किया जाता है तो अणुओं की गति धीमी हो जाती है और इसलिए गतिज ऊर्जा कम हो जाती है। पदार्थ के अणुओं की कुल गतिज ऊर्जा उसकी आंतरिक गतिज ऊर्जा कहलाती है और अणुओं की कुल स्थितिज ऊर्जा उसकी आंतरिक स्थितिज ऊर्जा कहलाती है। आंतरिक गतिज ऊर्जा और आंतरिक स्थितिज ऊर्जा का योग पदार्थ की कुल आंतरिक ऊर्जा या ऊष्मा ऊर्जा कहलाता है। इसे यूनिट जूल में मापा जाता है।
इस पाठ में, हम सीखने जा रहे हैं:
जब अलग-अलग तापमान पर दो निकायों को संपर्क में रखा जाता है, तो उच्च तापमान वाले शरीर से कम तापमान पर शरीर में गर्मी प्रवाहित होती है । पदार्थ की औसत गतिज ऊर्जा शरीर के तापमान का एक माप है। जब किसी पदार्थ के अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा में वृद्धि होती है, तो उसका तापमान बढ़ जाता है, और यदि किसी पदार्थ के अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा में गिरावट आती है, तो उसका तापमान कम हो जाता है।
एक फ्राइंग पैन को आग पर रखें। फ्राइंग पैन जल्द ही गर्म हो जाता है, क्योंकि गर्मी आंच से पैन में चली जाती है। - अब पैन को आंच से उतार लें. धीरे-धीरे पैन ठंडा हो जाएगा क्योंकि गर्मी पैन से परिवेश में स्थानांतरित हो जाती है। दोनों ही मामलों में, ऊष्मा किसी गर्म वस्तु से ठंडी वस्तु की ओर प्रवाहित होती है।
प्रयोग 1: मान लीजिए कि हमारे पास दो वस्तुएँ हैं। वस्तु A का तापमान 100 o C है और वस्तु B का तापमान 10 o C है। दोनों वस्तुओं को एक दूसरे के संपर्क में रखें।
परिणाम: ऊष्मा वस्तु A से B में तब तक स्थानांतरित होगी जब तक कि दोनों वस्तुओं में तापमान समान न हो जाए। मान लीजिए कि वस्तु A 50 o C तक गिर जाती है और ठंडी वस्तु B का तापमान 50 o C तक बढ़ जाता है। इस अवस्था को तापीय संतुलन के रूप में जाना जाता है। ऊष्मीय संतुलन अवस्था में, ऊष्मा ऊर्जा अभी भी इन दो वस्तुओं के बीच स्थानांतरित होती है लेकिन ऊष्मा ऊर्जा का शुद्ध प्रवाह शून्य होता है।
प्रयोग 2: एक छोटे पैन में पानी गरम करें। पांच मिनट के बाद पैन को आग से हटाने के लिए उसके हैंडल को पकड़ने की कोशिश करें। आपको क्या लगता है कि आपके हाथों का क्या होगा? आप तुरंत अपना हाथ स्टील के हैंडल से हटा लेंगे। 
आपके हाथ को तवे की गर्माहट महसूस होगी. इसका कारण यह है कि कुछ ऊष्मा ऊर्जा पैन से आपके हाथ में स्थानांतरित हो जाती है। गर्म वस्तु से ठंडी वस्तु के बीच संपर्क होने पर ऊष्मा का स्थानान्तरण होता है। भौतिकी में, हम कहते हैं कि ऊष्मा के हस्तांतरण के लिए एक माध्यम की आवश्यकता होती है। ऊष्मीय चालन एक वस्तु से दूसरी वस्तु में ऊष्मा की गति है जिसका तापमान अलग-अलग होता है जब वे एक दूसरे को छू रहे होते हैं। ठोस पदार्थों में, सामान्यतः ऊष्मा चालन की प्रक्रिया द्वारा स्थानांतरित की जाती है।
उदाहरण:
कंडक्टर और इंसुलेटर
क्या सभी पदार्थ आसानी से ऊष्मा का संचालन करते हैं? आपने देखा होगा कि खाना पकाने के लिए धातु के पैन में प्लास्टिक या लकड़ी का हैंडल होता है। आप एक गर्म पैन को बिना चोट पहुंचाए हैंडल से पकड़कर उठा सकते हैं। इसका कारण यह है कि अलग-अलग वस्तुएं उस सामग्री की प्रकृति के कारण अलग-अलग मात्रा में ऊष्मा ऊर्जा का संचालन करती हैं जिससे वे बने होते हैं।
प्रयोग 3:
एक छोटे पैन या बीकर में पानी गरम करें। स्टील की चम्मच, प्लास्टिक स्केल, पेंसिल और डिवाइडर जैसी कुछ वस्तुएँ एकत्र करें। इनमें से प्रत्येक वस्तु के एक सिरे को गर्म पानी में डुबोएं। कुछ मिनट तक प्रतीक्षा करें और फिर इन लेखों को एक-एक करके डूबे हुए सिरे को छूते हुए निकाल लें। तालिका में अपना अवलोकन दर्ज करें:
| लेख | बनाया हुआ | क्या दूसरा छोर Y/N गर्म होता है? |
| स्टील का चम्मच | धातु | यू |
| डिवाइडर | धातु | यू |
| पैमाना | प्लास्टिक | एन |
| पेंसिल | लकड़ी | एन |
वह पदार्थ जो ऊष्मा को अपने में से आसानी से गुजरने देता है, ऊष्मा का संवाहक होता है। उदाहरण के लिए, लोहा, स्टील, एल्यूमीनियम, तांबा। वे पदार्थ जो ऊष्मा को आसानी से नहीं गुजरने देते हैं, वे प्लास्टिक और लकड़ी जैसे ऊष्मा के कुचालक हैं। खराब कंडक्टरों को इंसुलेटर के रूप में जाना जाता है।
जल और वायु ऊष्मा के कुचालक हैं। फिर, इन पदार्थों में ऊष्मा का स्थानांतरण कैसे होता है? आइए जानें!
प्रयोग 4: अपना हाथ आग से थोड़ा ऊपर रखें। ध्यान से। अपने हाथों को आंच से सुरक्षित दूरी पर रखें ताकि वे जलें नहीं।
परिणाम: आप आग की गर्मी महसूस करेंगे। अब तक हमने सीखा है कि वस्तुओं के बीच गर्मी हस्तांतरण जब वे एक दूसरे के संपर्क में होते हैं, तो हमारे हाथों को बिना छुए आग की गर्मी का अनुभव क्यों होता है? कारण: द्रव (तरल और गैसों) के अणुओं में गतिज ऊर्जा होती है और जैसा कि हम जानते हैं कि गैस की गतिज ऊर्जा ऊष्मा ऊर्जा या तापमान पर निर्भर करती है। आग के संपर्क में आने वाले गैस के अणु आग से ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित करते हैं, परिणामस्वरूप, गैस के अणुओं की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है इसलिए वे ऊपर उठते हैं और आपके हाथ से टकराते हैं। हाथ इन अणुओं से ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और आप गर्म महसूस करते हैं।
आइए अब देखें कि तरल के मामले में गर्मी हस्तांतरण कैसे होता है:
प्रयोग 5 : एक बीकर लें और उसमें पानी भरकर आंच के ऊपर रख दें।
परिणाम : जब पानी गर्म किया जाता है तो आंच के पास का पानी गर्म हो जाता है। गर्म पानी ऊपर उठता है क्योंकि पानी के अणु कम घने हो जाते हैं क्योंकि वे ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित करते हैं। पक्षों से ठंडा पानी गर्मी के स्रोत की तरफ नीचे चला जाता है। यह पानी भी गर्म होकर ऊपर उठता है और किनारों से पानी नीचे की ओर जाता है। यह प्रक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि पूरा पानी गर्म न हो जाए।
तरल पदार्थ की थोक गति के कारण गर्मी हस्तांतरण के इस तरीके को संवहन के रूप में जाना जाता है।
उदाहरण:
जब हम धूप में निकलते हैं तो हमें गर्मी का अहसास होता है। सूर्य की ऊष्मा हम तक कैसे पहुँचती है? यह चालन या संवहन द्वारा हम तक नहीं पहुंच सकता क्योंकि पृथ्वी और सूर्य के बीच अंतरिक्ष के अधिकांश हिस्सों में हवा जैसा कोई माध्यम नहीं है। सूर्य से ऊष्मा हमारे पास एक अन्य प्रक्रिया द्वारा आती है जिसे विकिरण कहते हैं । विकिरण द्वारा ऊष्मा के स्थानांतरण के लिए किसी माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है। यह हो सकता है कि कोई माध्यम मौजूद है या नहीं।
प्रत्येक वस्तु ऊष्मा विकीर्ण करती है। हमारा शरीर भी परिवेश को ऊष्मा देता है और विकिरण द्वारा उससे ऊष्मा प्राप्त करता है। जब यह ऊष्मा किसी वस्तु पर पड़ती है तो उसका कुछ भाग परावर्तित हो जाता है, कुछ भाग अवशोषित हो जाता है और कुछ भाग संचारित हो जाता है। ऊष्मा के अवशोषित भाग के कारण वस्तु का तापमान बढ़ जाता है।
प्रयोग 6: धातु के दो समान पात्र लीजिए, एक काला और दूसरा सफेद। प्रत्येक में समान मात्रा में पानी डालें और उन्हें लगभग एक घंटे के लिए दोपहर की धूप में छोड़ दें।
परिणाम: दोनों कंटेनरों में पानी का तापमान मापें। काले कंटेनर में पानी का तापमान सफेद रंग के कंटेनर की तुलना में अधिक होता है। काली वस्तुएं विकिरणों की अच्छी अवशोषक होती हैं जबकि सफेद वस्तुएं खराब अवशोषक या विकिरणों की अच्छी परावर्तक होती हैं।
उदाहरण:
