Định nghĩa của thermal equilibrium
Khi hệ thống ở trạng thái cân bằng, các tính chất vật lý vĩ mô của nó không thay đổi theo thời gian, nhưng từ góc độ siêu nhỏ, các hạt tạo nên hệ thống đang chuyển động nhiệt không đổi. Sự cân bằng trong nhiệt động lực học là sự cân bằng động, vì vậy nó được gọi là "cân bằng nhiệt động lực học". Ví dụ, nếu hai khối đồng ở các nhiệt độ khác nhau được đặt lại với nhau, truyền nhiệt sẽ xảy ra cho đến khi nhiệt độ của hai vật thể giống nhau và hai vật thể ở trạng thái cân bằng nhiệt. Hơi bão hòa tiếp xúc với chất lỏng ở trạng thái cân bằng. Từ góc độ vĩ mô, áp suất, mật độ, nhiệt độ, v.v. không thay đổi. Trong trường hợp này, các phân tử vẫn đang thay đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái khí, trong khi các phân tử trở lại từ hơi đến chất lỏng ở cùng tốc độ. Do đó, loại cân bằng này được gọi là cân bằng động nhiệt.