Ciepło termodynamiczne jest to forma energii termicznej. Ciepło można uznać za pewien rodzaj pracy wykonywanej celem nadania ciału tej energii. W tym przypadku przepływ ciepła między dwoma ciałami jest jednoznaczny z wykonaniem pracy nad jednym z tych ciał. Może się to zdarzyć wtedy, gdy dwa ciała nie są ze sobą w równowadze termicznej, czyli, mówiąc prościej, mają róże temperatury. Istnieje tez możliwość przepływu ciepła między ciałami o tej samej temperaturze, ale jedynie w przypadku różnicy ciśnień lub innych parametrów. Jednostką ciepła jest w układzie SI jeden dżul, czasem w innych układach wyraża się je tez przez kalorie.

Przepływ ciepła jest dobrze wyjaśniony i opisany przez termodynamikę. Wiemy, że ciała maja określoną energię wewnętrzną, stanowiącą sumę energii ruchu cząstek ich materii o raz energię potencjalna wynikającą np. ze wzajemnego oddziaływania na siebie cząstek. Ta całkowita energia wewnętrzna jest wprost proporcjonalna do temperatury ciał. Ułamek tej energii, który jest w stanie zostać wymieniony pomiędzy stykającymi się ciałami, jest nazywany energią termiczną. Przy kontakcie ciał o różnych temperaturach energia termiczna spontanicznie przechodzi zawsze do ciała o niższej temperaturze, dążąc do wyrównania tych temperatur.

Można zdefiniować ciepło topnienia, parowania oraz skraplania w przemianach fazowych (przejściach ciał między rożnymi stanami skupienia materii.)

  1. Ciepło topnienia

Jest ono równe wartości energii termicznej, jaka musi być dostarczona ciału chłodniejszemu, by mogło nastąpić jego podgrzanie, stopienie sieci krystalicznej, i w efekcie przekształcenie ciała stałego w ciecz. Jego jednostką jest J/kg (dżul na kilogram). Do określenia typowego dla danej substancji ciepła topnienia trzeba założyć, że zjawisko topnienia zachodzi przy stałym ciśnieniu, a ilość masa nie ulega zmianie. Wówczas przekaż ciepła (pracę niezbędną do wykonania przemiany fazowej) można zapisać jako:

Q = m * q

Gdzie m jest daną masą, a q - ciepłem topnienia substancji.

2. Ciepło krzepnięcia

Stanowi ilość energii termicznej oddanej otoczeniu lub ciału podczas krzepnięcia cieczy. Jest to w zasadzie proces odwrotny do topnienia. Jednostka jest tu także J/kg. Można zapisać, że ciepło krzepnięcia liczbowo równe jest ciepłu topnienia tej samej substancji, ponieważ procesy te są wzajemnie odwracalne.

3. Ciepło parowania

Jest ilością energii potrzebną do odparowania jednostki masy substancji ciekłej. W układzie SI jednostka jest J/kg. Do wyznaczenia charakterystycznego dla substancji ciepła parowania niezbędne jest stałe ciśnienie procesu oraz stała ilość liczności materii (ilość masy nie może ulec zmianie.)

4. Ciepło skraplania

Jest to ciepło oddane przez skraplającą się parę (wody lub innej substancji w stanie lotnym.) Tak jak w pozostałych przypadkach, wyznaczenie go dla określonej substancji wymaga stałości ciśnienia i masy przy przejściu fazowym.