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平衡态热力学理论是研究各种热力学过程的基础。 
热物理学研究由大量做不规则运动的微观粒子组成的宏观系统，称之为热力学系统。一个热力学系统具有两种可能的、性质截然不同的状态：平衡态和非平衡态。平衡态是没有宏观运动的状态。当系统达到平衡态后，它的宏观性质不随时间改变。当然，即使一个热力学系统处于平衡态，但是，从微观的层面上看，组成系统的微观粒子也在作无规则的运动。由此看来，热力学上的平衡其实是一种动态的平衡，因此，也被称为热动平衡。描写系统中微观粒子运动的各种物理量被称为微观量，比如说每一个粒子的质量、位置、速度以及动量和能量等反映单个粒子的性质的物理量；描写系统的宏观性质的各种物理量被称为宏观量，比如说系统的温度、压强和体积等反映系统的整体性质的物理量。统计物理学的基本思想是：当系统处于平衡态时，它的宏观量是相应的微观量的统计平均。不过，由于统计平均的特点，有可能出现宏观量偏离平衡值的现象，称之为涨落。
在一个热力学系统中，足以确定一个平衡态的性质的一组宏观量被称为状态参量，简称态参量。一切宏观量都可以表示成态参量的函数，称为态函数。在热物理学中，常用的态参量分为四大类：几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量。如果所研究的问题并不涉及系统的化学成份的变化和电磁性质，那么，只需要用体积和压强这两个参量就可以确定系统的平衡态，我们把这样的系统称为简单系统。如果系统的各个部分的宏观性质完全一样，就称该系统为均匀系或者单相系；如果系统由几个均匀的部分组成，就称该系统为复相系，每一个相用一套态参量来描写，各个相的态参量满足一定的平衡条件。由于平衡态所对应的宏观性质不随时间改变，因此，我们可以用态参量空间中的一个点来表示一个单相系。所谓态参量空间指的是以态参量作为坐标轴建立起来的直角坐标系所对应的抽象空间。对于一个简单系统，态参量空间实际上就是用系统的体积做横坐标、压强做纵坐标建立起来的平面直角坐标系所对应的二维抽象空间。由于态参量空间上的点完全描写了系统的平衡状态，因此，通常把这样画出来的图称为状态图。对于简单系统，状态图也常被称为 p-V 图。如果对处于平衡态的系统施加某种干扰，这个系统就会处于一种非平衡态。不过，一旦干扰撤除，在经历了一段时间之后，系统必定会达到新的平衡态。热力学系统由初态到达平衡态的过程被称为驰豫过程，它不是一蹴而就的，而是需要一段时间，称之为驰豫时间。在驰豫过程中，系统处于一系列的非平衡态。热力学除了研究平衡态之外，还研究系统在不同的平衡态之间的转换。如果系统的状态发生了改变，就说它经历了一个热力学过程。在热力学过程进行中，系统将经历一系列非平衡态，因此，热力学系统的变化过程是一个非静态过程。原则上说，非平衡态不能简单地用态参量和态函数来描写。这样，我们就无法用状态图来表示系统的变化，也无法用平衡态的热力学理论来研究热力学过程。为了能够应用平衡态热力学理论讨论热力学过程，需要引入一种理想的极限过程：准静态过程。在这种过程进行的每个时刻，系统都处于某个平衡态，这样，系统的态参量就具有确定的值，于是，可以用独立的态参量的变化来表示一个准静态过程。对于简单系统，可以用p-V 图上的点来表示系统在任意时刻的状态，用这些点所连成的一条曲线来表示系统所经历的准静态过程。以上我们对热物理学的一些基本概念和研究方法做了一个简单的、概要性的说明，在目前的知识水平下，上述概括性的叙述可能不容易理解。随着课程的展开，我们将在普通物理的《热学》课程中，以及在理论物理的热力学和统计物理学课程中，对上述概括性的叙述做详细的讨论。
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