Un système thermodynamique tend systématiquement vers l’équilibre thermodynamique entre les gains et les pertes d’énergie, c’est-à-dire que la totalité de l’énergie absorbée (qui contribue à augmenter sa température) doit être égale à la totalité d’énergie émise (qui contribue à abaisser sa température) par le système. Cette égalité permet de conserver les caractéristiques du système – notamment sa température – constantes dans le temps. Cet état d’équilibre est souvent appelé homéostasie lorsqu’il concerne les systèmes biologiques ; ce terme sera utilisé à propos du système climatique.
Afin d’illustrer la notion d’homéostasie, prenons l’exemple du corps humain : chacun sait que notre température interne doit rester constante à environ 37 °C et de graves problèmes de santé surviennent immanquablement dès que notre température varie, même de quelques degrés, par rapport à cet équilibre vital. Il y a plein de façons différentes de gagner de l’énergie à partir d’un état initial, et donc d’augmenter notre température ; par exemple, se nourrir, se vêtir, s’exposer au soleil d’été ou bien encore avoir une activité physique. Dans ce dernier cas, le gain énergétique est assuré par l’activité mécanique de nos muscles, la chaleur provient dans ce cas du mouvement, il s’agit donc d’énergie cinétique. La forme d’énergie produite par la nourriture absorbée est, elle, chimique – si on exclut l’énergie mécanique fournie par notre système digestif. Bien entendu, il y a aussi plein de façons de perdre de l’énergie, et donc faire baisser notre température : s’exposer à un milieu nettement plus froid que notre corps ou bien transpirer, par exemple…