熱平衡

把一杯熱咖啡放在涼爽房間的桌上，一小時後回來：它已經變成室溫了。把一塊冰塊丟進溫果汁裡，最後全部會混成一杯不冷不熱的液體。這兩種情況中，物體都達到了熱平衡——也就是溫度趨於一致、不再變化的狀態。

兩個彼此有熱接觸的物體，當它們處於相同溫度、彼此之間沒有淨熱流時，就達到了熱平衡。在交界處，能量其實仍在微觀地交換——一側較快的粒子撞擊另一側較慢的粒子——但兩個方向的能量流大小相等、方向相反，因此沒有淨能量轉移。只要放著不管，任何兩個接觸的物體最終都會趨向這個平衡狀態。

熱平衡正是讓溫度計能運作的關鍵概念：溫度計會和它接觸的物體達到熱平衡，所以它的讀數就代表該物體的溫度。要注意，熱平衡指的是溫度相等，而不是熱能相等——一小杯水和一座游泳池可以同樣處於 25°C 的熱平衡，但兩者所含的總能量卻天差地別。