О том, что Земля внутри горячая, люди знают издавна. Извержения вулканов, гейзеры, горячие источники и выходы пара — все эти явления убеждают в том, что недра Земли горячее, чем ее поверхность. Тепло выделяется из недр постоянно и не только в «горячих» точках планеты — в областях гидротермальной активности — но и по всей ее поверхности. А что происходит внутри Земли? Откуда берется тепло, выходящее наружу каковы температуры в глубине планеты, какие термические процессы происходят в ее недрах? Остывает Земля или нагревается? При изучении механизма происхождения и развития Земли эти вопросы возникают в первую очередь.     

   Одним из путей передачи тепловой энергии является конвекция. При ней теплота передается движущейся частью вещества. Она, следовательно, отсутствует в твердых телах и происходит только в жидкостях и газах. Она не имеет места в вакууме. Когда определенная масса вещества подогрета, то повышение температуры увеличивает ее объем. Таким образом, уменьшается ее плотность, она становится менее плотна, чем окружающее ее вещество, и поднимается. Можно было бы прийти к бессмысленному утверждению, что «теплота поднимается».

   Возьмем толстый медный стержень в одну руку и толстый стеклянный стержень в другую. Оба они должны быть одной длины и диаметра. Поместим их концы в пламя горелки.

   Через короткое время придется бросить медный стержень — он станет слишком горячим, в то время как стеклянный стержень будет еще достаточно холодным, для того чтобы его держать, несмотря на то что его конец, находящийся в пламени, может начать плавиться.

   Если вы потрогаете кусок ткани и металлический прут руками в холодный день, то металл покажется вам гораздо холоднее, чем ткань. Если эти тела находились какое-то время на холоде, то они будут иметь одинаковую температуру. Так почему же металл кажется холоднее? Ответ состоит в том, что он проводит тепловую энергию от руки быстрее, чем ткань. Существует много простых экспериментов, с помощью которых можно показать, что разные материалы проводят тепловую энергию в различной степени.

   Вы уже знаете, что температура — это мера уровня тепловой энергии. Из гидростатики известно, что вода всегда течет с более высокого уровня к более низкому вне зависимости от объема воды на каждом из них. Это же справедливо и для тепловой энергии. Тепловая энергия всегда переходит от более высокого уровня к более низкому, т. е. от высокой температуры к низкой температуре, вне зависимости от количества тепловой энергии на каждом уровне. Когда раскаленная искра падает в сосуд с водой, то тепловая энергия перетекает от искры к воде, хотя вода содержит гораздо больше внутренней энергии, чем искра. Поток тепловой энергии продолжает течь до тех пор, пока не уравняются две температуры.

  Применяемое в этом эксперименте твердое тело является металлическим цилиндрической формы. В данном случае оно имеет высокую теплоемкость и является хорошим проводником, и поэтому тепло от нагревателя быстро распространяется по всему объему. Также можно использовать другой метод, основанный на использовании материала с низкой проводимостью, например, может быть использована резиновая пробка. Определите массу твердого тела при помощи рычажных весов. Обычно берется тело массой около 1 кг, и нет необходимости определять ее с точностью выше чем до 1 г, поскольку температура вряд ли будет измерена точнее 0,1 К.

  Теплота — это форма энергии. Очень часто путают понятия температура и теплота. Например, раскаленная докрасна искра из костра имеет гораздо более высокую температуру, чем ведро горячей воды, но содержит гораздо меньше тепловой энергии. Искра не причинит вреда, попав на ладонь, а кипящая вода причинит наверняка. Температура — это мера уровня тепловой энергии, в то время как теплота это мера общей внутренней энергии, содержащейся в теле. Внутренняя энергия объединяет в себе потенциальную и кинетическую энергии, кинетическая энергия в свою очередь является энергией поступательного и колебательного движения или же их сочетания.