A fűtőszálon az elektromos áram munkája hővé alakul, ami hővezetéssel távozik a szál környezetéből. A fűtőszál mindig melegebb, mint a környezete, mivel a hő a meleg helyről áramlik a hidegebb felé. Az elvezetett hő arányos a hőmérséklet‐különbséggel, valamint az anyag hővezetési tényezőjével. A szálról elvezetett hő sorsa az, hogy felolvasztja a jeget, melegíti, ill. forralja a vizet. Ezen folyamatok hőigényének ismeretében fel tudnánk írni azokat az egyenleteket, amelyek a probléma teljes megoldását adnák. Fel kellene használnunk, hogy a hő, mint az energia egyik formája, nem vész el, csak átalakul más energiafajtává. Valamely kiválasztott kis tartományba hő áramlik a környező melegebb helyekről, és hő távozik a tartományból a hidegebb helyekre. A két hőáram különbsége melegíti a tartományt, vagy ‐ nem változtatva a tartomány hőmérsékletét ‐ valamilyen fázisátalakulást (pl. a jég olvadását) idézi elő. Érezhető, hogy így mindig és mindenhol meg tudnánk határozni a hőmérsékletet. Úgy tűnik, ahogy első közelítésben nem kell figyelembe venni az anyag egységnyi térfogatú részének eltérő hőkapacitását, és azt mondhatjuk, hogy a fűtőszál mind a jeges, mint a forrásban levő vízben csak kicsit melegebb a környezeténél.
Használjunk olyan előtétellenállást, hogy a fűtőszálon mindig $100\text{<span style="font-weight: normal;font-style: normal;">V</span>}$ feszültség essék. Ekkor az előtétellenálláson $20\text{<span style="font-weight: normal;font-style: normal;">V</span>}$ feszültséget mérhetünk. Feltételezhetjük, hogy a fűtőszálon felszabaduló hő teljes egészében a környezetet melegíti, így a hatásfok a fűtőszálon felszabaduló hő és a teljes rendszeren felszabaduló hő hányadosa. Mivel a fűtőszál és az előtétellenállás sorba van kötve, mindkettőn ugyanakkora áram folyik át, így a felszabaduló teljesítmény a rajtuk eső feszültségtől függ. Az előtétellenállást azonban mindig úgy választottuk meg, hogy a teljes feszültség $5/6$-a essék a fűtőszálon, tehát a hatásfok is minden esetben ugyanennyi.
A fémek ellenállása általában a hőmérséklet növelésével nő. A vízforralás esetén a szál hőmérséklete magasabb, így ebben az esetben az ellenállása nagyobb, mint a jég olvasztásakor. Ezért a rajta eső $100\text{<span style="font-weight: normal;font-style: normal;">V</span>}$ a víz forralása esetén kisebb áramot hoz létre. A fűtőszálon felszabaduló teljesítmény tehát a jég olvasztásakor nagyobb.