Soğutma işlemi, maddelerin sıcaklıklarının düşürülmesi veya çevredeki sıcaklıkların üzerine çıkarılması işlemidir. Soğutma işlemi, çoğu durumda termal enerjinin sıfıra indirilmesi veya çevrenin sıfırdan daha yüksek sıcaklıklara çıkarılması anlamına gelmektedir. Soğutma işlemi, çoğu zaman ısı iletimi, konveksiyon, radyasyon veya kombinasyonlarını kullanarak yapılır. Soğutma işlemi, birçok sektörde kullanılmaktadır. Örneğin, endüstriyel soğutma işlemleri, endüstriyel ürünlerin sıcaklıklarının arttırılmasını veya azaltılmasını sağlamak için kullanılır. Ayrıca, çoğu ev cihazında da soğutma işlemleri yapılmaktadır. Örneğin, buzdolapları ve klimalar kullanılarak evlerde soğutma işlemi gerçekleştirilmektedir. Soğutma işlemi, çoğu zaman tahliye edilen ısının yakıt olarak kullanılmasını, akışkanların pompalanmasını veya enerji transferinin gerçekleşmesini sağlar.
