Deux objets en contact physique l'un avec l'autre sont en équilibre thermique lorsqu'ils atteignent la même température et qu'un échange d'énergie thermique ne se produit plus. Selon HyperPhysics, la relation d'équilibre thermique suit le Zeroth La loi de la thermodynamique, qui stipule que « si deux systèmes sont en même temps en équilibre thermique avec un troisième système, ils sont en équilibre thermique l'un avec l'autre ».
Lorsqu'un objet plus chaud est placé en contact avec un objet plus froid, l'objet plus chaud transfère de l'énergie thermique à l'objet plus froid. Ce processus provoque le refroidissement de l'objet le plus chaud et le réchauffement de l'objet le plus froid.
Cet échange d'énergie se poursuit jusqu'à ce que les deux objets aient la même température ou soient en état d'équilibre.
Pour illustrer cela, prenons par exemple une tasse d'eau chaude (système A) et une tasse d'eau froide (système B) qui sont laissées dans une pièce (environnement). Le processus qui se produit entre la tasse d'eau chaude (système A) et la pièce (environnement) est exothermique car de l'énergie thermique est perdue. A l'inverse, le processus qui se produit entre la tasse d'eau froide (système B) et la pièce (environnement) est endothermique car l'énergie thermique est absorbée par la tasse d'eau froide. Finalement, tous les trois atteignent la même température, la température de la pièce.
Il est important de noter que chaque fois que deux objets de températures différentes sont placés en contact l'un avec l'autre, l'énergie des objets plus chauds se déplace toujours vers les objets plus froids. À cet égard, la direction du transfert d'énergie ne dépend pas de la quantité d'énergie, seulement des températures impliquées.
