k durumunda  içerik dahili denge termodinamiğidir, sıfır akışkan miktarı, ve sistem ve çevre arası dahilidir. Planck içim, sistemin termodinamik durumunun birincil özelliği tek faz içermesidir ki dışarıdan maruz kalınan güç alanını yokluğundaki yerel benzerliklerdir. Dengede olmayan termodinamikler için bazı makroskobik değerleri de durum değerleriyle beraber tanımlamak için belirlenmiş uygun takımdır, örneğin  sıfır olmayan bir sıcaklık düşüşü termodinamik dengede bir kalkış belirler. Bu gibi dengede olmayan durum değişkenleri bazı sıfır olmayan sıvılar sistemde ya da sistem ve çevre arasında meydana gelebilir.

Sistemin termodinamik durumunu tanımlayan termodinamik değişkenler dışında, sistem, durum fonksiyonları ve durum değişkenleri,termodinamik değişkenler, durum özellikleri, ya da durumun fonksiyonları olarak da adlandırılan özelliklerle nitelenmiştir. Orijinal durum değişkenlerinin tanımlandığı gibi bu özelliklerde termodinamik durum tarafından eşsiz olarak tanımlanmıştır.  Bilinen termodinamik durumun başındaki bölüm termodinamik işlem olarak bilinir ve genelde sistem ve çevre arasındaki madde veya enerji transferidir. Herhangi termodinamik işlemde, ara durum geçiş sırasında ne olursa olsun,her termodinamik durum değişkeni değerindeki toplam şahsi değişim sadece başlangıç ve son durumlara bağlıdır. İdeal sürekli ya da yarı durağan işlem için sonsuz küçük artan değişikliklerdeki bu değerler tam türevdir. Birlikte, işlem boyunca artan değişiklikler ve ilk ve son durumlar işlemi idealleştirerek tamamen tanımlanmıştır.

En genel özetlenmiş basit örnek şudur ki, ideal gaz, termodinamik değişkenler bu dört değişkenden herhangi üç olabilir: mol sayısı, basınç, sıcaklık ve hacim. Yani termodinamik durum üç boyutlu uzayda yayılabilir. Kalan değişken iç enerji ve entropiye olduğu gibi bu üç değişkenin durum fonksiyonlarında temsil edilir. Durum fonksiyonları termodinamik kanunlarında bahsedilen evrensel sabitlere uyar, ve somut sistemin oluştuğu maddenin özelliklerini yerine getirir. 

Çeşitli termodinamik grafikler, termodinamik durumlar arasındaki geçişleri göstermesi için geliştirildi.

Doğadaki fiziksel sistemler, neredeyse her zaman dinamik ve karmaşıktır, lakin birçoğu durumda makroskobik fiziksel sistemler ideal durumlara yakınlığa dayalı bağımlı tanımlardır. Bu ideal durumlardan biri de sabit denge durumudur. Böyle bir durum klasik ya da denge termodinamiğinin temel amacıdır ki termodinamik durum olarak adlandırılır. Birçok gözleme göre, dış çevreyle bağlantısı kesilmiş sistemlerdeki termodinamik varsayımlar eşsiz sabit denge durumuna yaklaşacaklar. Farklı fiziksel değişkenlere göre birçok farklı denge çeşidi vardır ve ilişkili bütün denge çeşitlerinin durumları eşzamanlı olarak tamamlanırken sistem termodinamik denge ulaşmaya çalışır.






Kütle çekimsel dalga astronomisi

Kütle çekimsel dalga astronomisi, gözlemsel astronominin, nötron yıldızları ve kara delikler gibi nesneler ve süpernova ve büyük patlamadan hemen sonraki evrenin işleyişi hakkında gözlemsel veri toplamak için kütle çekimsel dalgayı(Einstein tarafından genel görelilikte tahmin edilen uzayzamanın dakika sapmaları) kullanan, yeni geliştirilen bir dalıdır.

Kütle çekimsel dalgaların görelilik teorisine dayalı sağlam teorik temeli vardır. İlk defa 1916'da Einstein tarafından öngörülmüştür; genel göreliliğin özel bir sonucu olmasına rağmen, özel göreliliğe uyan kütle çekiminin bütün teorilerinin genel özelliğidir. Kütle çekimsel dalgaların varlığına dair ilk dolaylı gözlemsel kanıtlar 1974'de Hulse–Taylor çift pulsarı ölçümlerinde bulundu ve kütle çekimsel dalgalardan tam beklenildiği yörüngede hareket etmişlerdir. Richard Hulse ve Joseph Taylor 1993'de bu keşiften dolayı Nobel Fzik ödülüne layık görüldüler. Sonrasında,kütle çekimsel dalga tahminlerine uyan birçok çift pulsar gözlemlendi. Bu gözlemler kütle çekimsel dalga yayılımının etkisini göstermiştir ama kütse çekimsel dalgaların kendisini ölçmemize izin vermemişlerdir.

Büyük patlamadan 10saniye sonra evrenin hızla genişlemesi hipotezi olan Kozmik enflasyon kütle çekimsel dalgalara sebep olur; polarizasyonda ve kozmik mikrodalga arka plan ışımasında karakteristik izler bırakır. Mikrodalga ışımasındaki modellerin ölçümlerinden ilkel kütle çekimsel dalgaların özelliklerini hesaplamak mümkündür, ve erken evren hakkında bilgi edinilebilir. Yine de kütle çekimsel dalgalar doğrudan tespit edilemez, ama var oldukları diğer astronomik tekniklerle anlaşılabilir.

Kütle çekimsel dalgaların doğrudan tespitini yapmayı uman birçok güncel bilimsel birlik vardır. Yer tabanlı detektörlerin dünya çapında ağları vardır ve bunlar aşağıdakiler dahil kilometrelerce lazer girişimölçerleridir: (LIGO), MIT, Caltech ve  bilimadamları ve  ve 'daki detektörler ile ortak proje; , , , İtalya; , Almanya, ve  (KAGRA),  Tokyo üniversitesi Kamioka Rasathanesi, Japonya. LIGO ve Virgo gelişmiş ayarlarla geliştirildi, Geliştirilmiş LIGO 2015'de gözlemlerine başladı ve Geliştirilmiş Virgo'nun da 2016'da başlayaması bekleniyor. Daha da gelişmiş olan KAGRA ise 2018'de tamamlamış olacak. GEO 600 güncel olarak hazır, lakin hassaslığından dolayı gözlem yapamaz durumda; ana görevi teknolojiyi denemek. 2020'nın sonuna kadar yer tabanlı detektörlerin ilk tespiti yapmaları umuluyor.

Tespit için kullanılan alternatif araç ise pulsar zamanlama dizileridir(PTAs). Avrupa Pulsar Zamanlama Dizisi (EPTA), Kuzey Amerika Nanohertz Kütle Çekimsel Dalga Rasathanesi (NANOGrav), ve Uluslararası Pulsar Zamanlama Dizisi ile ortaklaşa çalışan Parkes Pulsar Zamanlama Dizisi (PPTA) olmak üzere üç konsorsiyum vardır. Bunlar mevcut radyo teleskoplarının kullanmaktaydı, lakin bu teleskoplar nanohertz düzeyindeki frekanslara duyarlı olduğundan için, bunca yıllık gözlemlerin sinyal tespit etmesi gerekiyordu ve detektör hassaslığı gitgide gelişti. Şu anki sınırlar astrofiziksel kaynakların beklentilerine yaklaşmaktadır.

İleriki gelecekte,uzay tabanlı detektörler olması mümkündür. Avrupa Uzay Ajansı kütle çekimsel dalga görevini L3 görevi olarak 2034'de başlayacağını belirledi ve güncel anlayış gelişmiş Lazer Girişimölçer Uzay Antenidir (eLISA). Ayrıca Japon  de gelişmektedir(DECIGO).

Astronomi karakteristik olarak elektromanyetik radyasyona dayanmaktadır. Astronomi görünür-ışık astronomisiyle ve çıplak gözle görülebilenlerle başlamıştır. Teknoloji geliştikçe elektromanyetik tayfın radyo ve gama gibi diğer parçaları da gözlemlenmeye elverişli hale geldi. 20.yüzyılın sonlarında, nötrino astronomisi alanında güneşsel nötrino bulunmasıyla,eski bir görünmez fenomen olan Güneş'in içsel işleyişi konusunu aydınlattı. Kütle çekimsel dalgaların bulunması astrofiziksel gözlem yapmak için yeni araçlar yapılmasını sağlayacak.

Kütle çekimsel dalgalar, diğer araçlar tarafından kullanılan tamamlayıcı bilgiler sağlar. Tek bir olayın farklı araçlarla yapılan gözlemlerini birleştirerek, kaynağın özelliklerini tam olarak anlayabiliriz. Bu çoklu haberci astronomisi olarak bilinir. Kütle çekimsel dalgalar diğer araçlarla gözlemlenemeyen (ya da fark edilmesi neredeyse imkansız) sistemleri de gözlemlemek için kullanılabilir örneğin,kara delikleri özelliklerini ölçmede eşsiz bir yöntem sağlamaktalar.

Kütle çekimsel dalgalar birçok sistem tarafından yayılır, lakin algılanabilir sinyal yaratması için kaynak son derece büyük kütleye sahip olmalı ve neredeyse ışık hızında hareket etmeli. Ana kaynak çift sıkışık yıldızlardır. Diğer örnek sistemler:
Çiftlere ek olarak başka potansiyel kaynaklar da vardır:
Daha hiç kütle çekimsel dalga bulunamamış olması, daha başka kaynaklar da olabileceğini düşündürür.

Kütle çekimsel dalgalar madde ile sadece zayıf etkileşim kurarlar. Bu sebepten dolayın onları fark etmesi zordur. Yani evren boyunca serbest dolaşabilirler, ve elektromanyetik radyasyon gibi dağılmazlar ya da absorbe edilmezler. Yine bu sebepten süpernova ya da galaksi merkezi gibi yoğun bir sistemin merkezinden bile görünürler. Elektromanyetik radyasyonun aksine zamanda geçmiştekileri de görünebilirler, çünkü erken Evren yeniden birleşme evresindeyken opaktı ama kütle çekimsel dalgalara karşı saydamdı. 

Kütle çekimsel dalgaların evren boyunca serbest dolaşma yeteneğinden dolayı kütle çekimsel dalga detektörleri teleskopların aksine tek bir görüş alanını değil bütün gökyüzünü gözlemlerler. Detektörler bazı yönlerde diğerlerine göre daha hassastır ve bu da detektör ağına sahip olmanın en faydalı tarafıdır.

2015'den itibaren,kütle çekimsle dalgalar sadece dolaylı olarak saptandı ve kütle çekimsel dalga astronomisi gözlemsel sonuç eksikliği yaşıyor.Yine de, kütle çekimsel dalga astronomisini ayakta tutmak için birçok kütle çekimsel dalga detektörü üretiliyor. Yeni bir araştırma alanı olarak - hala gelişmekte - ,yine de 21.yüzyılın çoklu-mesaj astronomisinin kurulmuş bir bileşen olacağına dair astrofizik camiasında fikir birliği oluşmuş bile.

Kütle çekimsel dalga saptamak, elektromanyetik tayf gözlemlerini tamamlayacağını vaat ediyor. Bu dalgalar ayrıca elektromanyetik dalgaları gözlemleyerek elde edemeyeceğimiz verimli bilgileri sunacağını vaat ediyor. Elektromanyetik dalgalar absorbe edilip tekrar saçılabilirler ve bu da kaynak zorluğu hakkında fikir yürütmeyi zorlaştırıyor. Kütle çekimsel dalgalar maddeyle sadece zayıf etkileşim kurarlar, yani saçılmazlar ve emilmezler. Bu astronomların süpernova merkezlerini, bulutsuları, ve hatta çarpışan galaktik çekirdekleri yeni yollardan görmelerini sağlayabilir.

Yer tabanlı detektörlerden sarmal faz, yıldız kaynaklı kara delikler çiftinin birleşmesi, bir kara delik ve nötron yıldızı barındıran çiftler (gama-ışın patlamasında aday mekanizma) hakkında yeni bilgiler sunması beklenmektedir. Ayrıca merkezi çökmüş süpernovalardan, ve küçük bozulmaları olan pulsarlar gibi periyodik kaynaklardan sinyal yakalayabilirler. Eğer hal değişiminin belli çeşitlerinde veya çok erken evrende (kozmik zamanda 10 'nci saniyede) uzun kozmik sicimden patlama dolaşımı hakkındaki kurgular doğruysa bunlarda yakalanabilir. LISA gibi uzay merkezli detektörler i