Тепло — це форма енергії. Як і будь-яка енергія, воно не стоїть на місці. Його фундаментальна властивість — рухатися від тепліших об'єктів до холодніших. Цей процес, відомий як теплопередача, ніколи не припиняється, поки існує різниця температур. Існують три основні способи, якими тепло подорожує: теплопровідність, конвекція та випромінювання.

Уявіть, що ви тримаєте в руках чашку гарячої кави. Тепло від кави передається чашці, а від чашки — вашим рукам. Це і є теплопровідність. Вона відбувається на мікроскопічному рівні, коли атоми, що коливаються швидше (гарячіші), зіштовхуються зі своїми повільнішими (холоднішими) сусідами і передають їм частину своєї енергії. Цей механізм найбільш ефективний у твердих тілах, де частинки розташовані щільно одна до одної.

Тепер подумайте про каструлю з водою на плиті. Вогонь нагріває дно каструлі, яке, у свою чергу, нагріває шар води, що контактує з ним. Ця нагріта вода стає менш щільною і піднімається вгору, а на її місце опускається холодніша і щільніша вода з верхніх шарів. Цей безперервний рух, або конвекційний потік, ефективно перемішує воду і розподіляє тепло по всьому об'єму. Те ж саме відбувається з повітрям у кімнаті, яке нагрівається від радіатора.

Третій спосіб — це випромінювання. На відміну від теплопровідності та конвекції, йому не потрібен прямий контакт або рухоме середовище. Кожен об'єкт, температура якого вища за абсолютний нуль ($-273.15$ °C), випромінює теплову енергію. Це тепло, яке ви відчуваєте від багаття, навіть не торкаючись його, або тепло сонця на вашій шкірі. Ця енергія подорожує у вигляді невидимих інфрачервоних хвиль.

Інфрачервоне випромінювання — це, по суті, невидиме світло. Воно є частиною електромагнітного спектра, так само як видиме світло, радіохвилі чи рентгенівські промені, але має довшу хвилю, ніж червоне світло, яке ми можемо бачити. Чим тепліший об'єкт, тим більше інфрачервоного випромінювання він випускає. Саме цю властивість використовують тепловізійні камери, щоб «бачити» тепло і створювати зображення, де кольори відповідають різним температурам.

Однак не всі матеріали випромінюють тепло однаково ефективно, навіть якщо вони мають однакову температуру. Ця властивість називається емісивністю.

Матові, темні та шорсткі поверхні, як-от цегла, дерево або людська шкіра, мають високу емісивність (близьку до 1). Це означає, що вони ефективно випромінюють тепло, і їхня температура, яку покаже тепловізор, буде близькою до реальної.

Навпаки, блискучі, гладкі поверхні, такі як полірований метал або дзеркало, мають низьку емісивність. Вони погано випромінюють власне тепло, але добре відбивають інфрачервоне випромінювання від інших об'єктів. Через це тепловізор може показати невірну, занижену температуру такої поверхні, оскільки він «бачить» відбите тепло від оточення.