由大量的(N個)體積和粒子數固定的體系,相互以傳熱壁隔開而構成的系綜。將整個系綜放在一個溫度為T的熱源中,當系綜中各部分都達到溫度T後,取出系綜並把它放在一個熱包殼中。這時每個體系都可看作是在餘下的N-1個體系形成的恒溫熱源中。這種系綜就是正則系綜。

  在正則系綜中,系綜的總粒子數和總能量愛是固定的;但是體系的粒子數是恒定的而體系的能量E卻並不固定,可采取E1E2、…、Ei等值。設具有Ei的體系數為ni,則有兩個限制條件,即

。可以證明,當體系中所含有的粒子數很多時, E iEE為系綜中體系的平均能量)。在正則系綜中體系的物理量的平均值相當於一個封閉恒溫體系在一定時間內的該量的平均值,也即觀測值。

  用正則系綜可以方便地作封閉體系的很多物理和化學計算,如理想氣體、真實氣體和各種性質,液體混合物的熱力學量和固體表面吸咐氣體的計算等。