有名的一篇报告是《非均相物质间的平衡》。在这些报告中，吉布斯证明了热力学第一、第二定律如何以图形及数学方法来测量，不仅可确定化学反应中两边的热平衡，还可得知化学反应的发生的趋势或者反应行进的方向。吉布斯收集了其他热力学相关研究人员的着作，如克劳修斯跟尼古拉·卡诺的论文，提供了第一个在研究热力学基础理论上的整合架构。吉布斯利用能量函数来描述系统的状态，因此比原本化学或物理理论规则更具实用性，换句话说他利用能量学来描述化学比用热力学来得容易。所以在热力学前面加一个形容词化学（）以强调其意义 。20世纪初