У навколишньому світі відбуваються різні фізичні явища, які пов'язані з нагріванням і охолодженням тел. Ми знаємо, що при нагріванні холодна вода спочатку стає теплою, а потім гарячою.
Будь-які явища, пов'язані з нагріванням або охолодженням тіл, зі зміною температури, називаються тепловими.
При вивченні теплових явищ враховують тільки енергію молекул, тому що вона змінюється головним чином в цих явищах. Кінетична енергія всіх молекул, з яких складається тіло, разом з потенційною енергією взаємодії цих частинок складають внутрішню енергію тіла.
Внутрішня енергія залежить від температури тіла і агрегатного стану речовини. Вона не є якоюсь постійною величиною. У одного і того ж тіла внутрішня енергія може змінюватися.
При підвищенні температури внутрішня енергія тіла збільшується, так як збільшується середня швидкість руху молекул. Отже, зростає кінетична енергія молекул цього тіла. Зі зниженням температури навпаки, внутрішня енергія тіла зменшується. Внутрішню енергію тіла можна змінити шляхом здійснення механічної роботи. Процес зміни внутрішньої енергії без здійснення роботи над тілом або самим тілом називається теплопередачей або теплообміном.
Теплообмін завжди відбувається в певному напрямку: від тіл з більш високою температурою до тіл з нижчою. У цьому нас переконують численні спостереження, навіть на побутовому рівні (ложка в стакані з чаєм нагрівається, чай остигає; каструля з гарячою водою віддає тепло повітрю і остигає, повітря навколо неї нагрівається і т.д.)
Коли температура тел вирівнюється, процес теплообміну припиняється, тобто настає теплова рівновага.
Просте і зрозуміле твердження про те, що самостійно теплота переходить тільки від тіл з більш високою температурою до тіл з меншою температурою, а не навпаки, є одним з основоположних законів у фізиці, і називаються II законом термодинаміки, цей закон був сформульований в XVIII столітті німецьким вченим Рудольфом Клаузиусом.