Termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko’ra, har qanday izolyatsiyalangan (ya’ni boshqa jismlar tomonidan hech qanday ta’sir sezmayotgan) sistemada o’z-o’zidan faqat shunday protsesslar sodir bo’ladiki, ular sistemani kelgusida vaqt o’tishi bilan o’zgarmaydigan holatga keltiradi. Sistemaning bunday holati issiqlik muvozanati deyiladi. Sistema izolyatsiyalanmagan, lekin o’zgarmas tashqi sharoitlarda turganida ham unda bunday holatga erishilishi mumkin.

Ko’pchilikka yaxshi ma’lum bo’lgan misol: issiqlik hamma vaqt issiq jismdan sovug’iga (ularning temperaturalari bir xil bo’lguncha hamda issiqlik muvozanati o’rnashguncha) o’taveradi.

Biroq issiqlik muvozanati tushunchasi, issiqlik ko’chishi tufayli, temperaturaning tenglashishidan ancha murakkabroq. Mana, yana boshqa tipik misol. Suvni bo’sh idishga solib, idish og’zini zich yopib qo’yamiz. U issiqlik muvozanati o’rnashguncha ko’paya borib, shundan keyingina o’zgarmaydi. Tashqi sharoitlarni o’zgartiramiz: temperaturani ko’taramiz. Suv bug’i miqdori va uning bosimi (yangi temperaturaga mos yangi issiqlik muvozanati o’rnashguncha) yana o’sa boradi. Har bir yangi issiqlik muvozanatiga suv bug’ining juda aniq muvozanat bosimi mos keladi.

Kinetik nazariya nuqtai nazaridan, issiqlik muvozanati holati to’g’ri va teskari protsesslar tezliklarining tenglashishi natijasida vujudga keladi. Qaralayotgan misolda–bug’lanish va kondensatsiya tezliklarining tengligi yuzaga keladi. Shuni qayd qilish lozimki, bu tenglik faqat o’rtacha holdagina (juda ham kichik bo’lmagan vaqt oralig’i va uncha kichik bo’lmagan hajmlar uchungina) bajariladi; kichik vaqtlar va kichik hajmlarga o’tilganda har bir muayyan paytda qarama-qarshi yo’nalgan elementar protsesslar tezliklarining aniq mos tushmasligi bilan bog’liq bo’lgan issiqlik muvozanatdan chetlanish yoki fluktuatsiya kuzatiladi.

Yana bir misol. Qandaydir temperaturadagi gazlar aralashmasi (vodorod va xlor)ni olaylik. Gazlar o’rtasidagi ximiyaviy reaktsiya natijasida sistemada vodorod xlorid hosil bo’la boshlaydi: N₂+Cl₂=2HCl. Issiqlik muvozanati o’rnashguncha vodorod xloridning bosimi o’sa boradi, vodorod va xlorniki esa kamaya boradi. Keyinchalik barcha uchta gazning partsial bosimlari o’zgarishsiz qoladi. Termodinamikaning ikkinchi qonunidan kelib chiqishicha, issiqlik muvozanati holatida barcha uchta bosim o’zaro muayyan munosabat: P²_2HCα/P_H2P_Cα2 bo’yicha bog’langan. Bu doimiyning qiymati faqat temperaturaga bog’liq bo’ladi.

Issiqlik muvozanati holati turg’undir. Agar biz oldingi misolda, issiqlik muvozanati o’rnashgandan so’ng sistemaga gazlardan birortasini qo’shsak, muvozanatni buzamiz, biroq u qaytadan tiklanadi. Masalan, agar HCl qo’shsak, gazlar partsial bosimlarining nisbati yana yuqorida ko’rsatilgan munosabatdagidek bo’lmaguncha N₂ va Cl₂ ga aylana boradi.

Shunday qilib, issiqlik muvozanati tushunchasi faqat birinchi misoldagidek, issiqlik ko’chib o’tishi natijasida temperaturaning tenglashishiga, ikkinchi misoldagidek ximiyaviy reaktsiyalargina emas, balki termodinamikaning birinchi va ikkinchi qonunlariga bo’ysunuvchi har qanday sistemadagi istalgan tabiat hodisalariga-fizikaviy, ximiyaviy, biologik, kosmik hodisalarga ham qo’llanishi mumkin.

Xullas, har qanday sistema o’zgarishsiz tashqi sharoitlarda hamma vaqt o’tishi bilan issiqlik muvozanati holatiga keladi va bu holatdan u hech qachon o’z-o’zicha chiqmaydi.

Termodinamika issiqlik muvozanati mezonlarini belgilaydi. Klassik va statistik termodinamikaning yaratuvchilaridan biri amerika fizigi J.U.Gibbs muvozanatlarni hisoblash uchun termodinamik potensiallar yoki xarakteristik funksiyalar borki, ular issiqlik muvozanati holatida minimumga, ya’ni ushbu sharoitlarda mumkin bo’lgan eng kichik qiymatlarga erishadi. Masalan, agar protsess berilgan temperatura va bosimda sodir bo’layotgan bo’lsa, u holda issiqlik muvozanati holatida Gibbsning erkin energiyasi deb ataluvchi kattalik; o’zgarmas hajmda turgan issiqlik izolyatsiyalangan sistemada-ichki energiya va boshqalar minimum qiymatga erishadi. Protsesslar o’z-o’zidan shunday yo’nalishida boradiki, yuqorida aytilgan muvozanati holatida minimumga erishadi.

Muvozanat mezonlari bo’lgan funksiyalarni ikki usul bilan: bug’lanish, ximiyaviy reaksiyalar va boshqa protsesslarning issiqligiga, issiqlik sig’imlariga va h.k. ga oid tajriba ma’lumotlari asosida termodinamika qonunlari yordamida, shuningdek, kinetik nazariya yordamida (zarralarning xossalari-massalari, inersiya momentlari, tebranishlar va h.k. asosida) hisoblash mumkin.