Toplinska konvekcija je proces kojim se toplina prenosi preko objekta koji se zagrijava. To se najčešće vidi u tekućinama i plinovima, a može se lako pokazati na primjeru zraka. Predstavlja jedan od glavnih načina kretanja topline, a vođenje i zračenje također su uobičajeni načini prijenosa topline.
Znanstveno govoreći, hladnoća se ne može kvantificirati; jednostavno ima više ili manje topline. Stoga se toplinska konvekcija ne odnosi samo na kretanje vrućih predmeta. Radi se o načinu na koji se temperatura u cjelini nastoji umjeriti, bilo prema svojoj okolini, bilo prema objektima koji uzrokuju zagrijavanje. Dizajnirano, kretanje toplijih i hladnijih plinova i tekućina uzrokuje opću umjerenost, iako se savršena ravnoteža možda nikada neće postići.
Princip toplinske konvekcije lako se može vidjeti otvaranjem vrata zagrijane pećnice. Kada se otvore vrata, iz pećnice odmah puca nalet vrućeg zraka. Ako bi netko postavio malu zastavicu na podnožje pećnice, zastavica bi se mahala u smjeru pećnice dok se hladan zrak puni dok se vrući zrak diže. Kad se taj hladniji zrak zagrije, i on će se podići.
Zrak koji se diže istiskuje hladniji zrak iznad sebe, često ga tjera u stranu, a na kraju i prema dolje. Taj će zrak ostati na toj nižoj razini sve dok se ponovno ne zagrije i ponovno se počne dizati. Ovaj proces protoka topline se ponavlja sve dok se izvor topline ne neutralizira, a temperatura u cijelom području ne bude dosljedna. Ako se to ne dogodi, proces će se nastaviti na neodređeno vrijeme.
Proces se također vidi u vodi i nije uvijek od pomoći. Na primjer, ako se površina jezera brzo ohladi, voda ispod, koja je toplija, gura se prema gore. S ovim uzdizanjem može doći i mrtva tvar, poput algi, koja je polako propadala na dnu jezera. Budući da je izložena zraku i sunčevoj svjetlosti, raspadajuća tvar povećava brzinu razgradnje i može izgladnjivati kisik iz jezera. Dakle, u ovom primjeru, toplinska konvekcija je neizravno odgovorna za veliku štetu živom ekosustavu.
Unatoč prethodnom primjeru, toplinska konvekcija se obično smatra korisnim fenomenom. Većina pećnica i peći rade na principima povezanim s toplinskom konvekcijom, čineći život većine ljudi ugodnijim. Također, umjerenost temperature u ekosustavu često je vrlo korisna za oblike života koji žive u sustavu. To je također jedna od glavnih pokretačkih snaga u vremenu.