热平衡方程（热交换定律）thermal balance equation，是指温度不同的两个或几个系统之间发生热量的传递，直到系统的温度相等。在热量交换过程中，遵从能量的转化和守恒定律。从高温物体向低温物体传递的热量，实际上就是内能的转移，高温物体内能的减少量就等于低温物体内能的增加量。此方程只适用于绝热系统内的热交换过程，即无热量的损失；在交换过程中无热和功转变问题；而且在初、末状态都必须达到平衡态。系统放热，一般是由于温度降低、凝固、液化及燃料燃烧等过程。而吸热则是由于温度升高，熔解及汽化过程而引起的。
简单来讲，热平衡方程即使温度不同的物体相互接触，发生热传递，高温物体放热降温，低温物体吸热升温，当两个物体的温度相等，吸热和放热结束，此时物体处于热平衡状态，不考虑热量损失，即可进行热平衡计算。
