L’équilibre thermique est atteint lorsque la quantité de chaleur entrant dans un système est égale à la quantité de chaleur qui en sort. La température globale d’un système en bilan thermique reste stable dans le temps. Dans certains cas, le terme bilan énergétique peut être utilisé à la place. Les systèmes dans les domaines de la biologie, de la géologie, de la fabrication et de la conception d’engins spatiaux doivent souvent être maintenus à des températures stables pour fonctionner correctement.
L’homéostasie chez les animaux comprend le concept de maintenir la température interne de l’animal relativement stable. Dans de nombreux organismes, y compris les mammifères et les oiseaux, la quantité de chaleur qui existe dans l’organisme doit rester constante car même de légères fluctuations de chaleur peuvent entraîner la mort de l’organisme. Les animaux perdent de la chaleur par leur peau et génèrent de la chaleur par leur métabolisme pour compenser la hausse et la baisse des températures extérieures. Lorsque la quantité de chaleur rayonnant de l’animal et la quantité de chaleur générée ou absorbée par l’animal sont relativement égales, cet animal est dans un état d’équilibre thermique.
En géologie, le terme bilan thermique fait référence à la quantité de chaleur absorbée et libérée par une planète entière. Une planète est chauffée par le soleil et, dans une moindre mesure, par la libération de magma du noyau de la planète. La planète renvoie une partie de cette chaleur vers l’espace. Le bilan thermique est un concept important du point de vue géologique car si la planète n’est pas dans un état d’équilibre relatif en ce qui concerne la chaleur, les températures moyennes peuvent augmenter ou diminuer, créant soit un réchauffement climatique soit un refroidissement mondial. Même un léger changement dans le bilan thermique d’une planète peut affecter les organismes qui habitent la planète.
Le bilan thermique est un concept important en ingénierie car de nombreuses machines ne fonctionnent que dans une certaine plage de températures. Des dispositifs appelés dissipateurs thermiques sont utilisés pour aider à irradier la chaleur excédentaire des composants électriques afin que les machines puissent maintenir une température stable. De même, les engins spatiaux doivent maintenir des températures relativement stables mais sont exposés à plus de chaleur lorsqu’ils se déplacent vers une source de chaleur, comme le soleil ou une planète. La conception de ces embarcations avec des systèmes d’équilibrage de la chaleur adaptables leur permet de continuer à fonctionner lorsqu’ils voyagent dans l’espace.
Lorsque les ingénieurs conçoivent des usines, le bilan thermique des opérations de l’usine doit être pris en compte. Dans de nombreux cas, la chaleur est émise par une usine sous forme de fumée ou de vapeur. Cela peut gaspiller de l’énergie que l’usine pourrait recycler, ce qui contribue à réduire les coûts d’exploitation. Une usine avec un bon bilan thermique trouve une utilisation pour la plupart de la chaleur supplémentaire qu’elle crée.