O equilíbrio térmico acontece quando dois objetos em contato tem temperaturas diferentes e após um determinado tempo passam a ter a mesma temperatura devido a troca de calor que acontece entre os mesmo. Transferências de calor e temperatura são processos estudados por uma parte da Física chamada Termodinâmica.
Quando existe uma diferença de temperatura entre dois corpos o calor de um pode ser transferido de um para o outro, podendo acontecer de três formas diferentes: condução, convecção e radiação, confira a seguir como o calor se move e propaga em cada uma delas.
Condução
Neste tipo de propagação do calor acontece pela transferência de energia térmica por meio das partículas que fazem parte de um sistema. Podemos fazer uma alusão desse processo a seguinte situação: quando a ponta de uma barra metálica é exposta a uma chama de fogo, com o passar de certo tempo a outra extremidade também se esquentará, mesmo que não esteja em contato direto com o fogo.
Tal fenômeno acontece porque as partículas que compõe o material começaram a se agitar com uma intensidade maior fazendo com que todo o material recebesse a energia propagada por toda a barra.
A velocidade com que esse processo acontece dependerá muito da composição do material, se ele é um isolante ou condutor de calor. Por exemplo, em uma barra de metal, a qual é uma condutora de calor esse processo é mais rápido, quando se trata de materiais isolantes, como borracha, o procedimento é demorado.
Convecção
Esse processo acontece somente com líquidos e gases, consistindo na transmissão de calor por meio de movimentos realizados dentro do próprio fluído. A tendência é que o ar quente vá para superfícies mais elevadas e o ar frio desça.
Um exemplo clássico da convecção térmica acontece dentro da geladeira: o congelador é a peça que tem a incumbência de resfriar a geladeira internamente, assim quando se abre a geladeira é possível notar que o ar quente entra por cima e o ar frio desce, mantendo assim o resfriamento constante.
Caso deseje comprovar, pode colocar suas mãos rente o chão ao abrir a geladeira, será possível sentir o ar frio saindo pela parte de baixo. Esse processo acontece porque o ar quente é menos denso que o ar frio, ficando portanto na parte mais elevada do ambiente.
Radiação
Diferente dos exemplos citados anteriormente, no processo de radiação não é necessário que exista um meio material onde o calor irá se propagar, pois ele acontece por meio de raios infravermelhos, os quais recebem o nome de ondas eletromagnéticas. Tais ondas se propagam no vácuo, fazendo assim com que o contato entre os corpos seja totalmente desnecessário para transferência de calor.
É por meio da radiação que o Sol aquece o planeta Terra diariamente e emite calor a outros astros e planetas do sistema solar, assim como é o meio que a garrafa térmica utiliza para manter o café quente em seu interior.
A construção e funcionamento das garrafas térmicas ocorre de forma bastante curiosa, onde as paredes são duplas, prateadas e isoladas pelo vácuo, minimizando de tal forma a perda ou ganho de calor por causa do vácuo.