Lorsque la lumière du soleil frappe la plaque absorbant la chaleur à l'intérieur du tube à vide, le fluide de travail à l'intérieur du caloduc bout et se vaporise. La vapeur se précipite continuellement vers le condenseur situé au sommet, où elle se condense en liquide. Le fluide de travail condensé s'écoule ensuite le long de la paroi du tube vers la section évaporateur, complétant ainsi le cycle. Ce type de caloduc, qui absorbe la chaleur et se vaporise à une extrémité et condense et libère de la chaleur à l'autre, réalisant un transfert de chaleur par changement de phase interne, est communément appelé caloduc par gravité. Les caloducs n'ont pas de noyau-absorbant la chaleur. Le liquide condensé reflue de la section condenseur vers la section évaporateur par gravité, circulant automatiquement sans alimentation externe. Il s’agit du processus de collecte de chaleur d’un tube à vide à caloduc. Étant donné que les caloducs dépendent de la gravité pour faire circuler le fluide de travail, la section évaporateur doit être placée sous la section condenseur pendant le fonctionnement. Si la section évaporateur est placée au-dessus de la section condenseur, la gravité gênera le retour du condensat. Sans alimentation pour renvoyer le condensat vers la section évaporateur, le caloduc ne fonctionnera pas. Par conséquent, les caloducs sont également appelés diodes de transfert de chaleur unidirectionnelles. Cette caractéristique des caloducs est idéale pour les capteurs solaires thermiques. Ils transfèrent la chaleur solaire absorbée vers un réservoir d'eau, chauffant l'eau, avec un transfert de chaleur irréversible. Autrement dit, ils absorbent la chaleur le jour mais la restituent la nuit. Cela réduit considérablement les pertes de chaleur et améliore les performances d'isolation thermique du capteur.
Étant donné que les caloducs reposent principalement sur l'absorption et la libération de chaleur latente lors des changements de phase du fluide de travail et du flux de vapeur pour transférer la chaleur, et comme la plupart des fluides de travail ont une chaleur latente de vaporisation élevée, ils peuvent transférer des quantités importantes de chaleur sans nécessiter un grand volume d'évaporation. Lorsque la vapeur est saturée, la différence de température lors de son écoulement et de son changement de phase est minime. La paroi relativement mince du tuyau entraîne un très faible gradient de température de surface. Lorsque le flux thermique est très faible, une surface hautement isotherme est obtenue, améliorant ainsi la conductivité thermique. L'angle d'installation du caloduc a un certain impact sur les performances de transfert de chaleur.