Kesetimbangan termal dicapai ketika dua benda atau sistem mencapai suhu yang sama dan berhenti bertukar energi melalui panas. Ketika dua benda ditempatkan bersama-sama, benda dengan energi panas lebih banyak akan kehilangan energi itu ke benda dengan energi panas lebih sedikit. Akhirnya, suhu mereka akan sama dan mereka akan berhenti bertukar energi panas karena tidak ada benda yang lebih hangat atau lebih dingin dari yang lain. Pada titik ini, mereka berada dalam keadaan kesetimbangan termal.
Kontak termal adalah konsep penting yang berkaitan dengan kesetimbangan termal. Beberapa sistem dianggap dalam kontak termal jika mereka mampu mempengaruhi suhu yang lain. Jika sebotol soda dikeluarkan dari lemari es dan diletakkan di meja dapur, yang bersuhu ruangan, meja dan botol soda berada dalam kontak termal. Energi panas dari counter mengalir ke botol soda dingin. Akhirnya, suhu mereka akan sama dan mereka akan berada dalam keadaan kesetimbangan termal.
Dalam sistem termal yang melibatkan benda-benda dalam kontak termal, panas mengalir dari benda yang lebih hangat, yang mengandung lebih banyak energi panas, ke benda yang lebih dingin, yang mengandung lebih sedikit energi panas. Oleh karena itu, objek dan sistem dapat memperoleh atau kehilangan panas. Mereka secara teknis tidak bisa mendapatkan atau kehilangan dingin, karena tidak ada “energi dingin” yang terpisah. Dalam sistem termal, benda yang lebih hangat kehilangan energi panas ke benda yang lebih dingin sampai keseimbangan tercapai.
Konsep kesetimbangan termal paling sering digunakan dan dipelajari dalam bidang kimia, khususnya dalam studi termodinamika. Termodinamika biasanya diajarkan pada tingkat pengantar di kursus kimia sekolah menengah, tetapi ini adalah topik yang sangat kompleks yang tidak sepenuhnya dijelaskan kepada siswa sampai kelas kimia dan fisika lanjutan di perguruan tinggi.
Seiring dengan tempatnya di lab, kesetimbangan termal memiliki tempat yang sangat penting di alam. Sistem kimia ada di banyak makhluk hidup dan tak hidup di alam, dan menjaga sistem tersebut dalam keadaan setimbang sangat penting. Dalam tubuh manusia, misalnya, enzim terlibat dalam reaksi kimia yang tak terhitung jumlahnya yang penting bagi kehidupan. Enzim, bagaimanapun, menjadi tidak berguna ketika mereka mencapai suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah. Mereka harus tetap pada keseimbangan konstan untuk tetap berfungsi, dan mereka harus tetap berfungsi agar tubuh manusia itu sendiri berfungsi.