Echilibrul termodinamic descrie un sistem ale cărui proprietăți nu se vor schimba fără un fel de interferență exterioară. Cu alte cuvinte, un sistem în echilibru termodinamic nu se va schimba decât dacă se adaugă sau se scade ceva din el. Un exemplu în acest sens este o băutură călduță. Este posibil ca băutura să fi început rece, dar căldura din aer se va muta în băutura rece și o va face mai caldă până când va ajunge la aceeași temperatură cu cea a aerului, ajungând astfel la echilibrul termodinamic. În plus, deoarece căldura se deplasează din aer în băutură, aerul imediat din jurul ceștii va deveni și mai rece.
Procesul pe care un sistem îl folosește pentru a atinge echilibrul termodinamic este descris în două legi ale fizicii: prima lege a termodinamicii și a doua lege a termodinamicii. Prima lege spune că energia nu poate fi creată sau distrusă, ea poate fi doar transferată. A doua lege spune că într-un sistem izolat, entropia va crește până la atingerea echilibrului. Aceasta este esența echilibrului termodinamic. Pentru ca un obiect să atingă echilibrul termodinamic, trebuie să fie îndeplinite trei condiții: echilibru chimic, echilibru mecanic și echilibru termic.
Echilibrul mecanic descrie ce se întâmplă atunci când nu există forțe dezechilibrate într-un sistem sau cu un sistem și împrejurimile acestuia. Aceasta înseamnă că forțele trebuie să fie egale într-un sistem și într-un sistem și în împrejurimile acestuia. O astfel de forță este presiunea. Dacă presiunea este aceeași în sistem și cu sistemul și împrejurimile acestuia, se atinge echilibrul mecanic. Dacă nu există un echilibru mecanic, sistemul se va strădui să ajungă la echilibru.
Pentru ca un sistem să fie la echilibru chimic, nu ar trebui să aibă loc reacții chimice nete. În unele sisteme, acest lucru poate însemna că reacțiile chimice s-au oprit. Cu toate acestea, în alte sisteme, acest lucru poate însemna că un sistem a atins echilibrul dinamic. Echilibrul dinamic descrie o stare în care reacțiile directe și de rezervă au loc în așa fel încât cantitatea netă de reactanți rămâne neschimbată. În echilibrul chimic, este, de asemenea, necesar ca materia să nu se deplaseze dintr-o zonă în alta, cum ar fi ceea ce se întâmplă atunci când are loc difuzia.
Când un obiect se află în echilibru termic, temperaturile trebuie să fie aceleași. Exemplul băuturii călduțe este un exemplu de sistem care atinge echilibrul termic. Când un obiect intră în contact termic cu un alt obiect, cum ar fi aerul, căldura se va muta de la o concentrație mai mare la o concentrație mai mică, adică de la cald la rece. De altfel, asta înseamnă că gheața nu răcește o băutură, ci mai degrabă băutura încălzește gheața. Căldura va continua să se miște de la concentrație mare la scăzută până când ambele obiecte sunt la aceeași temperatură și se atinge echilibrul termic.