Теплообме́н — самопроизвольный необратимый процесс переноса теплоты, обусловленный неоднородным температурным полем. В общем случае перенос теплоты может вызываться неоднородностью полей других физических величин, например разностью концентраций (диффузионный термоэффект). Различают три вида теплообмена: теплопроводность, конвекция и радиационный теплообмен. На практике теплообмен обычно осуществляется всеми тремя видами сразу. Теплообмен определяет или сопровождает многие процессы в природе (ход эволюции звезд и планет, метеорологические процессы на поверхности Земли), в технике и в быту. Во многих случаях, например при исследовании процессов сушки, испарительного охлаждения, диффузии, теплообмен рассматривается совместно с массообменом. Теплообмен между двумя теплоносителями через разделяющую их твердую стенку или через поверхность раздела между ними называется теплопередачей.