En thermodynamique, l'équilibre est maintenu entre les composants d'un système ou entre plusieurs systèmes lorsque l'échange net d'énergie mécanique, chimique et thermique entre les composants est nul. Les systèmes en équilibre n'ont pas de net macroscopique flux de toute forme de matière ou d'énergie.
Un système isolé est un système qui n'a pas d'interactions à longue distance avec son environnement. Il est totalement à l'abri de tout échange de masse et d'énergie avec le monde extérieur. Un tel système thermodynamique isolé est dit en équilibre lorsqu'il est isotherme et isobare. Tous les points du système sont à la même température et pression. Le système est également spatialement homogène à tous autres égards ; il n'y a pas de gradients de concentration entre les différents constituants qui composent le système.
Les systèmes multiples qui sont en équilibre sont des extensions de systèmes uniques ; ils sont également dépourvus de tout échange net de propriétés physiques d'un système à l'autre. La définition de ces systèmes simples en équilibre est la loi zéro de la thermodynamique.
Les systèmes qui ne sont pas en équilibre tendent vers l'équilibre. Par exemple, une tige de métal qui est chaude d'un côté et froide de l'autre peut être considérée comme un système qui n'est pas en équilibre thermique. Si la tige est complètement isolée contre toute perte d'énergie dans l'environnement, la chaleur se redistribue jusqu'à ce que toute la tige soit à la même température.
