W termodynamice utrzymywana jest równowaga pomiędzy składnikami układu lub między wieloma systemami, gdy wymiana energii mechanicznej, chemicznej i cieplnej pomiędzy elementami wynosi zero. Układy w równowadze nie mają makroskopowej siatki przepływ jakiejkolwiek formy materii lub energii.
Izolowany system to taki, który nie ma interakcji długiego zasięgu z otoczeniem. Jest całkowicie osłonięty przed wszelką wymianą masy i energii ze światem zewnętrznym. Taki izolowany układ termodynamiczny uważa się za w równowadze, gdy jest izotermiczny i izobaryczny. Wszystkie punkty w systemie mają tę samą temperaturę i ciśnienie. System jest także przestrzennie jednorodny pod wszystkimi innymi względami; nie ma gradientów stężeń między różnymi składnikami, które składają się na system.
Wiele systemów będących w stanie równowagi to rozszerzenia pojedynczych systemów; są one również pozbawione jakiejkolwiek sieci wymiany właściwości fizycznych z jednego systemu na drugi. Definicją takich prostych systemów w równowadze jest zerowa zasada termodynamiki.
Systemy, które nie są w równowadze, dążą do równowagi. Na przykład pręt metalu, który jest gorący na jednym końcu i zimny na drugim, może być postrzegany jako układ, który nie jest w równowadze termicznej. Jeśli pręt jest całkowicie odizolowany od wszelkich strat energii do środowiska, ciepło ulega redystrybucji, dopóki cały pręt nie osiągnie tej samej temperatury.
