Sabemos que a matéria é composta de minúsculas partículas chamadas átomos e moléculas. As moléculas podem existir livremente na natureza e possuir todas as propriedades da matéria. As Moléculas estão em movimento e também têm a força de atração entre elas. Devido ao movimento as moléculas têm energia cinética e devido à força de atração, elas têm energia potencial. Quando uma substância é aquecida (ou quando uma substância absorve calor), as moléculas começam a vibrar mais rápido, de modo que a energia cinética aumenta. Quando a substância é resfriada, o movimento das moléculas diminui e, portanto, a energia cinética diminui. A energia cinética total das moléculas da substância é chamada de energia cinética interna e a energia potencial total das moléculas é chamada de energia potencial interna. A soma da energia cinética interna e da energia potencial interna é chamada de energia interna total ou energia térmica da substância. É medido na unidade joule.
Nesta lição, vamos aprender:
Quando dois corpos em temperaturas diferentes são mantidos em contato, o calor flui de um corpo de alta temperatura para o corpo de baixa temperatura . A energia cinética média da substância é uma medida da temperatura do corpo. Quando há um aumento na energia cinética média das moléculas de uma substância, sua temperatura aumenta, e se há uma queda na energia cinética média das moléculas de uma substância, sua temperatura diminui.
Mantenha uma frigideira no fogo. A frigideira logo esquenta, pois o calor passa da chama para a frigideira. Agora retire a panela do fogo. Gradualmente, a panela esfriará porque o calor é transferido da panela para o ambiente. Em ambos os casos, o calor flui de um objeto mais quente para um objeto mais frio.
Experimento 1: Digamos que temos dois objetos. Objeto A com temperatura de 100 o C e objeto B com temperatura de 10 o C. Mantenha os dois objetos em contato um com o outro.
Resultado: o calor será transferido do objeto A para o B até que a temperatura seja a mesma em ambos os objetos. Suponha que o objeto A caia para 50 o C e a temperatura do objeto frio B suba para 50 o C. Este estado é conhecido como Equilíbrio Térmico. No estado de equilíbrio térmico, a energia térmica ainda é transferida entre esses dois objetos, mas o fluxo líquido de energia térmica é zero.
Experiência 2: Aqueça a água em uma panela pequena. Após cinco minutos tente segurar a alça da panela para removê-la do fogo. O que você acha que vai acontecer com suas mãos? Você imediatamente tirará a mão da alça de aço. 
Sua mão sentirá o calor da panela. A razão é que parte da energia térmica é transferida da panela para a sua mão. O calor é transferido de um objeto quente para um objeto frio se houver contato entre eles. Em física, dizemos que a transferência de calor requer um meio. A condução térmica é o movimento de calor de um objeto para outro que tem temperatura diferente quando se tocam. Nos sólidos, geralmente, o calor é transferido pelo processo de condução.
Exemplos:
Condutores e Isoladores
Todas as substâncias conduzem calor facilmente? Você já deve ter observado que a panela metálica para cozinhar tem cabo de plástico ou madeira. Você pode levantar uma panela quente segurando-a pela alça sem se machucar. A razão é que diferentes objetos conduzem diferentes quantidades de energia térmica devido à natureza do material de que são feitos.
Experiência 3:
Aqueça a água em uma panela pequena ou um béquer. Recolha alguns artigos como uma colher de aço, balança de plástico, lápis e divisor. Mergulhe uma extremidade de cada um desses artigos em água quente. Aguarde alguns minutos e, em seguida, retire esses artigos, um por um, tocando a extremidade mergulhada. Insira sua observação em uma tabela:
| Artigo | Feito de | A outra extremidade fica quente S/N? |
| colher de aço | Metal | S |
| Divisor | Metal | S |
| Escala | Plástico | N |
| Lápis | Madeira | N |
O material que permite que o calor passe facilmente através deles são condutores de calor. Por exemplo, ferro, aço, alumínio, cobre. Os materiais que não permitem que o calor passe facilmente por eles são maus condutores de calor, como plástico e madeira. Os maus condutores são conhecidos como isolantes.
A água e o ar são maus condutores de calor. Então, como ocorre a transferência de calor nessas substâncias? Vamos descobrir!
Experiência 4: Coloque a mão ligeiramente acima do fogo. Tome cuidado. Mantenha as mãos a uma distância segura da chama para que não se queimem.
Resultado: Você sentirá o calor do fogo. Até agora aprendemos que a transferência de calor entre objetos quando estão em contato um com o outro, então o que está fazendo com que nossas mãos sintam o calor do fogo sem tocá-lo? Motivo: As moléculas de fluidos (líquidos e gases) possuem energia cinética e, como sabemos, a energia cinética do gás depende da energia térmica ou da temperatura. As moléculas de gás que estão em contato com o fogo absorvem a energia térmica do fogo, como resultado, a energia cinética das moléculas de gás aumenta, portanto, elas sobem e atingem sua mão. As mãos absorvem a energia térmica dessas moléculas e você sente calor.
Vejamos agora como ocorre a transferência de calor no caso do líquido:
Experiência 5: Pegue um béquer e encha-o com água e coloque-o acima da chama.
Resultado: Quando a água é aquecida, a água perto da chama fica quente. A água quente sobe à medida que as moléculas de água se tornam menos densas à medida que absorvem energia térmica. A água fria dos lados desce em direção à fonte de calor. Esta água também fica quente e sobe e a água dos lados desce. Este processo continua até que toda a água seja aquecida.
Este modo de transferência de calor devido ao movimento em massa de fluidos é conhecido como convecção.
Exemplos:
Quando saímos ao sol, nos sentimos aquecidos. Como o calor do sol chega até nós? Ele não pode nos alcançar por condução ou convecção, pois não há meio como o ar na maior parte do espaço entre a terra e o sol. Do sol, o calor chega até nós por outro processo conhecido como radiação . A transferência de calor por radiação não requer nenhum meio. Pode ocorrer se um meio está presente ou não.
Todo objeto irradia calor. Nosso corpo também fornece calor ao ambiente e recebe calor por radiação. Quando este calor incide sobre algum objeto, uma parte dele é refletida, uma parte é absorvida e uma parte pode ser transmitida. A temperatura do objeto aumenta devido à parte absorvida do calor.
Experiência 6: Pegue dois recipientes de metal idênticos, um em preto e outro em branco. Despeje quantidades iguais de água em cada um e deixe-os no sol do meio-dia por cerca de uma hora.
Resultado: Meça a temperatura da água em ambos os recipientes. A temperatura da água no recipiente preto é maior do que no recipiente de cor branca. Objetos pretos são bons absorvedores de radiações, enquanto objetos brancos são maus absorventes ou bons refletores de radiações.
Exemplos:
