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热平衡（thermal equilibrium ），指的是温度不同的系统，通过热传递的方式最后达到温度相同的状态。系统间存在温度差是发生热传递（热交换）的条件，温度既然相同了，也就不会发生热传递了，也就是系统间已经达到了热平衡状态了。
单个系统内
倘若组成单个系统的各部分之间没有热量的传递，且与外界也没有热量的传递，则系统处于热平衡。这时系统内各部分温度相等且等于外界温度。在热平衡时，物体各部分以及物体同外界之间都没有热量交换。在热工和化学中，如物体在同一时间内吸收和放出的热量恰好相抵消，也称该物体处于热平衡。
两个系统间
一个处于任意平衡状态的系统，在没有宏观功的条件下，靠系统与外界直接相互作用以改变系统状态的方式称热接触（或热交换）。两个热力学系统进行热接触时，系统原来的平衡状态一般都将发生变化；经过足够长的时间之后，热交换停止；这时可以认为两个系统处于热平衡。如果两个系统热接触时，状态没有发生变化，则说明两个系统已是互为热平衡的。可热平衡定律
热平衡定律是热力学中的一个基本实验定律，其重要意义在于它是科学定义温度概念的基础，是用温度计测量温度的依据。在热力学中，温度、内能、熵是三个基本的状态函数，内能是由热力学第一定律确定的；熵是由热力学第二定律确定的；而温度是由热平衡定律确定的。