In der Thermodynamik wird das Gleichgewicht zwischen den Komponenten eines Systems oder zwischen mehreren Systemen aufrechterhalten, wenn der Nettoaustausch von mechanischer, chemischer und thermischer Energie zwischen den Komponenten null ist. Systeme im Gleichgewicht haben kein makroskopisches Netto Fluss jeglicher Form von Materie oder Energie.
Ein isoliertes System hat keine weitreichenden Wechselwirkungen mit seiner Umgebung. Es ist vollständig abgeschirmt von jeglichem Massen- und Energieaustausch mit der Außenwelt. Ein solches isoliertes thermodynamisches System befindet sich im Gleichgewicht, wenn es isotherm und isobar ist. Alle Punkte im System haben die gleiche Temperatur und den gleichen Druck. Auch sonst ist das System räumlich homogen; es gibt keine Konzentrationsgradienten zwischen den verschiedenen Bestandteilen, aus denen das System besteht.
Mehrere Systeme, die sich im Gleichgewicht befinden, sind Erweiterungen einzelner Systeme; sie sind auch frei von jeglichem Nettoaustausch physikalischer Eigenschaften von einem System zum anderen. Die Definition solcher einfacher Systeme im Gleichgewicht ist der nullte Hauptsatz der Thermodynamik.
Systeme, die nicht im Gleichgewicht sind, neigen zum Gleichgewicht. Zum Beispiel kann ein Metallstab, der an einem Ende heiß und am anderen kalt ist, als ein System angesehen werden, das sich nicht im thermischen Gleichgewicht befindet. Wenn der Stab vollständig gegen Energieverluste an die Umgebung isoliert ist, verteilt sich die Wärme neu, bis der gesamte Stab die gleiche Temperatur hat.
