Maddenin atom ve molekül adı verilen çok küçük parçacıklardan oluştuğunu biliyoruz. Moleküller doğada serbestçe var olabilir ve maddenin tüm özelliklerine sahip olabilir. Moleküller hareket halindedir ve aralarında çekim kuvveti de vardır. Hareket nedeniyle moleküller kinetik enerjiye ve çekim kuvveti nedeniyle potansiyel enerjiye sahiptir. Bir madde ısıtıldığında (veya bir madde ısıyı emdiğinde) moleküller daha hızlı titreşmeye başlar ve böylece kinetik enerji artar. Madde soğuduğunda moleküllerin hareketi yavaşlar ve dolayısıyla kinetik enerjisi azalır. Maddenin moleküllerinin toplam kinetik enerjisine iç kinetik enerjisi, moleküllerin toplam potansiyel enerjisine de iç potansiyel enerjisi denir. İç kinetik enerji ile iç potansiyel enerjinin toplamına, maddenin toplam iç enerjisi veya ısı enerjisi denir. Birim joule ile ölçülür.
Bu derste şunları öğreneceğiz:
Farklı sıcaklıklardaki iki cisim temas halinde tutulduğunda, yüksek sıcaklıktaki bir cisimden düşük sıcaklıktaki bir cisme ısı akışı olur . Maddenin ortalama kinetik enerjisi, vücudun sıcaklığının bir ölçüsüdür. Bir maddenin moleküllerinin ortalama kinetik enerjisinde bir artış olduğunda sıcaklığı artar, bir maddenin moleküllerinin ortalama kinetik enerjisinde bir düşüş olduğunda sıcaklığı düşer.
Kızartma tavasını ateşte tutun. Kızartma tavası kısa sürede ısınır çünkü ısı alevden tavaya geçer. Şimdi tavayı alevden çıkarın. Isı tavadan çevreye aktarıldığı için tava yavaş yavaş soğuyacaktır. Her iki durumda da, ısı daha sıcak bir nesneden daha soğuk bir nesneye akar.
Deney 1: Diyelim ki iki nesnemiz var. 100 o C sıcaklığa sahip A nesnesi ve 10 o C sıcaklığa sahip B nesnesi. Her iki nesneyi de birbiriyle temas halinde tutun.
Sonuç: Isı, her iki nesnede de sıcaklık aynı olana kadar A nesnesinden B nesnesine aktarılır. A nesnesinin 50 o C'ye düştüğünü ve soğuk B nesnesinin sıcaklığının 50 o C'ye yükseldiğini varsayalım. Bu durum Termal Denge olarak bilinir. Termal Denge durumunda, ısı enerjisi hala bu iki nesne arasında aktarılır ancak net ısı enerjisi akışı sıfırdır.
Deney 2: Suyu küçük bir tavada ısıtın. Beş dakika sonra, tavayı alevden çıkarmak için sapından tutmaya çalışın. Ellerine ne olacağını düşünüyorsun? Elinizi hemen çelik kulptan çekeceksiniz. 
Eliniz tavanın sıcaklığını hissedecek. Bunun nedeni, ısı enerjisinin bir kısmının tavadan elinize geçmesidir. Aralarında temas varsa sıcak cisimden soğuk cisme ısı transferi olur. Fizikte, ısı aktarımının bir ortam gerektirdiğini söylüyoruz. Isıl iletim, ısının bir nesneden farklı sıcaklığa sahip başka bir nesneye temas halindeyken hareketidir. Katılarda, genellikle, ısı iletim süreci ile aktarılır.
Örnekler:
İletkenler ve İzolatörler
Tüm maddeler ısıyı kolayca iletir mi? Metal pişirme kabının plastik veya tahta saplı olduğunu fark etmişsinizdir. Sıcak tavayı sapından tutarak incinmeden kaldırabilirsiniz. Bunun nedeni, farklı nesnelerin, yapıldıkları malzemenin doğası gereği farklı miktarlarda ısı enerjisi iletmeleridir.
Deney 3:
Suyu küçük bir tavada veya beherde ısıtın. Çelik kaşık, plastik terazi, kurşun kalem ve ayraç gibi bazı nesneleri toplayın. Bu eşyaların her birinin bir ucunu sıcak suya batırın. Birkaç dakika bekleyin ve ardından daldırılan uca dokunarak bu parçaları tek tek çıkarın. Gözleminizi bir tabloya girin:
| Madde | yapılmış | Diğer uç Y/N ısınıyor mu? |
| çelik kaşık | Metal | Y |
| bölücü | Metal | Y |
| Ölçek | Plastik | N |
| Kalem | Odun | N |
Isıyı kendilerinden kolayca geçiren maddeler ise ısı iletkenleridir . Örneğin demir, çelik, alüminyum, bakır. Isıyı kolayca geçirmeyen maddeler, plastik ve ahşap gibi ısıyı iyi iletmezler. Zayıf iletkenler yalıtkanlar olarak bilinir.
Su ve hava zayıf ısı iletkenleridir. Peki bu maddelerde ısı transferi nasıl gerçekleşir? Hadi öğrenelim!
Deney 4: Elinizi ateşin biraz üzerine koyun. Dikkat olmak. Ellerinizi yanmamaları için alevden güvenli bir mesafede tutun.
Sonuç: Ateşin sıcaklığını hissedeceksiniz. Şimdiye kadar cisimler birbiriyle temas halindeyken aralarında ısı alışverişi olduğunu öğrendik, o zaman ateşin sıcaklığını dokunmadan ellerimizin hissetmesine neden olan şey nedir? Sebep: Akışkanlar (sıvı ve gazlar) molekülleri kinetik enerjiye sahiptir ve bildiğimiz gibi gazın kinetik enerjisi ısı enerjisine veya sıcaklığa bağlıdır. Ateşle temas halinde olan gaz molekülleri ateşten ısı enerjisini emer, bunun sonucunda gaz moleküllerinin kinetik enerjisi artar ve yükselir ve elinize çarpar. Eller bu moleküllerden ısı enerjisini emer ve kendinizi sıcak hissedersiniz.
Şimdi sıvı durumunda ısı transferinin nasıl gerçekleştiğini görelim:
Deney 5: Bir beher alın ve suyla doldurun ve alevin üzerine yerleştirin.
Sonuç: Su ısıtıldığında alevin yanındaki su ısınır. Su molekülleri ısı enerjisini emdikçe daha az yoğun hale geldikçe sıcak su yükselir. Yanlardan gelen soğuk su, ısı kaynağına doğru aşağı doğru hareket eder. Bu su da ısınarak yükselir ve yanlardan gelen sular aşağı doğru hareket eder. Bu işlem tüm su ısınana kadar devam eder.
Akışkanların toplu hareketinden kaynaklanan bu ısı transfer modu, konveksiyon olarak bilinir.
Örnekler:
Güneşe çıktığımızda kendimizi sıcak hissederiz. Güneşten gelen ısı bize nasıl ulaşır? Dünya ile güneş arasındaki boşluğun çoğu yerinde hava gibi bir ortam bulunmadığından bize iletim veya konveksiyon yoluyla ulaşamaz. Güneşten ısı bize radyasyon olarak bilinen başka bir süreçle gelir. Radyasyonla ısı transferi herhangi bir ortama ihtiyaç duymaz. Bir ortam mevcut olsa da olmasa da gerçekleşebilir.
Her nesne ısı yayar. Vücudumuz da çevreye ısı verir ve ondan radyasyonla ısı alır. Bu ısı bir cismin üzerine düştüğünde bir kısmı yansır, bir kısmı emilir ve bir kısmı iletilebilir. Isının emilen kısmından dolayı cismin sıcaklığı artar.
Deney 6: Biri siyah, diğeri beyaz olan iki özdeş metal kap alın. Her birine eşit miktarda su dökün ve yaklaşık bir saat gün ortası güneşinde bırakın.
Sonuç: Her iki kaptaki suyun sıcaklığını ölçün. Siyah kaptaki suyun sıcaklığı beyaz renkli kaptakinden daha fazladır. Siyah nesneler radyasyonları iyi soğururken, beyaz nesneler radyasyonları kötü soğurur veya iyi yansıtır.
Örnekler:
