In de
natuurkunde is
warmte, veel aangeduid met het symbool
Q, een vorm van energie
uitwisseling tussen systemen die niet in
thermisch evenwicht zijn (ofwel verschillende temperatuur hebben wanneer de temperatuur voor de systemen gedefinieerd is, dit is het geval wanneer de systemen in intern thermisch evenwicht zijn). Deze uitwisseling kan in principe op drie verschillende manieren plaatsvinden:
geleiding,
straling en
convectie; dus NIET door het verrichten van arbeid. Warmte wordt in
SI-eenheden uitgedrukt in
joule (J). Deze kan volgens de
Eerste wet van de thermodynamica ten goede komen aan zowel de
inwendige energie U van het ontvangende systeem als aan de door dat systeem verrichte
arbeid W op de omgeving van dat systeem. Inwendige energie kan onderverdeeld worden in
thermische energie Uth (die zit in de willekeurige bewegingen van de samenstellende moleculen) en
bindingsenergie Up (ten gevolge van de krachten die de moleculen en de samenstellende delen daarvan op elkaar uitoefenen). De
absolute temperatuur T is een maat voor de gemiddelde kinetische energie per molecuul en dus voor
Uth. Warmte is evenals arbeid géén
toestandsfunctie van het systeem zoals inwendige energie, druk, temperatuur, energie of volume dat wel zijn. Hoe toegevoerde warmte wordt verdeeld over
Uth,
Up en
W (allen uitgedrukt in
joule) en hoe de toestandsvariabelen volume, temperatuur en druk veranderen hangt geheel af van de aard van het ontvangende systeem en de daaraan opgelegde randvoorwaarden. Bij gassen zal de rol van
Up vaak vrijwel verwaarloosbaar zijn, bij vaste stoffen niet. Bij vaste stoffen en vloeistoffen zal bijna altijd de uitwendige arbeid
W ten gevolge van volumeverandering verwaarloosbaar zijn. Naast de warmte bestaat een nauw daarmee verbonden, maar essentieel verschillend begrip:
gereduceerde warmte. Dit is voor omkeerbare processen wél een toestandsfunctie, die een cruciale rol speelt in de formulering van de
tweede wet van de thermodynamica. Voor isotherme processen is de gereduceerde warmte gelijk aan . Voor andere processen is het
- .