Coi nhiệt độ T là đại lượng cường tính, tức là có giá trị không phụ thuộc vào kích cỡ của hệ thống, và là hàm số liên tục và khả vi của không gian ba chiều (thường được gọi là trường vô hướng), biểu diễn bởi:

T = T ( x , y , z ) {\displaystyle T=T(x,y,z)}

với x, y và z là các tọa độ của vị trí, gradien nhiệt độ là một đại lượng véctơ được định nghĩa bằng công thức:

∇ T = ( ∂ T ∂ x , ∂ T ∂ y , ∂ T ∂ z ) {\displaystyle \nabla T={\begin{pmatrix}{\frac {\partial T}{\partial x}},{\frac {\partial T}{\partial y}},{\frac {\partial T}{\partial z}}\end{pmatrix}}}