Termodinamika je grana fizike koja proučava toplotnu energiju i principe njene distribucije po zapremini supstance ili određenog medija. Ova disciplina se zasniva na nekim opštim univerzalnim principima i koristi iskustva mnogih drugih nauka. Termodinamička ravnoteža je kamen temeljac ove oblasti naučnog znanja.
Jedno od najvažnijih i možda najspecifičnijih svojstava živih organizama je njihova jedinstvena sposobnost pretvaranja energije i skladištenja u raznim oblicima. Termodinamička ravnoteža je takvo stanje sistema u kojem se njegovi parametri i karakteristike ne mogu mijenjati tokom vremena bez utjecaja bilo kakvih vanjskih faktora.
To jest: teoretski izolovani fizički sistem, koji se sastoji od jednog ili više fizičkih objekata, može ostati u stanju ravnoteže neograničeno. Ako je termodinamička ravnoteža poremećena, svaki sistem će težiti da se vratiu svoje stabilno stanje samostalno. Ovo je jedan od temeljnih principa fizike, na kojem je previše toga izgrađeno i u našem životu i u prirodi.
Termodinamičku ravnotežu najlakše je zamisliti na primjeru takvog prirodnog ljudskog atributa kao što je termos sa toplim čajem, što je taj vrlo izolovani sistem. Naravno, temperatura u bilo kojoj tački supstance (u ovom slučaju, čaja) će biti ista. Ali ako bacite kocku leda u termos, termodinamička ravnoteža će se trenutno poremetiti, jer će postojati temperaturna razlika u različitim dijelovima tečnosti.
U ovom slučaju, prijenos topline će se odvijati iz područja više temperature prema hladnijim područjima, sve dok se ne uspostavi ujednačenost termičkog režima u cijeloj zapremini. Kada se to dogodi, stabilnost će biti vraćena. Ovako radi svaki termodinamički sistem, bez obzira na njegovu skalu i broj objekata od kojih se sastoji.
Glavni uslov ravnoteže, koji je isti temperaturni indeks u svim tačkama sistema, posebno je važan za žive organizme. Svi biološki objekti zahtevaju redovno snabdevanje energijom za održavanje normalnog života. Svi biološki procesi takođe zahtevaju stabilan prenos toplote i ujednačenu distribuciju.
Na primjer, biljke, akumulirajući sunčevu energiju, pretvaraju je u hemijske veze organskih supstanci putemfotosinteza. U tijelu životinja sve se događa upravo suprotno - organske tvari dobivene hranom pretvaraju se u energiju. Svi takvi procesi (za predstavnike i biljnog i životinjskog svijeta) odvijaju se u strogom skladu sa principima termodinamičkog sistema.
Osnovni koncepti termodinamike su univerzalni i nepokolebljivi kako za žive biološke sisteme tako i za neživu prirodu. Principi termodinamike navode da se svaka kolekcija povezanih objekata može nazvati termodinamičkim sistemom. Razlika je samo u obimu i broju objekata. Primjeri takvih sistema su ćelije našeg tijela, srce ili drugi unutrašnji organi. Cijeli organizam je također u nekom smislu termodinamički sistem. Čak i takvi gigantski objekti kao što je biosfera, okeani takođe pripadaju ovoj kategoriji. I podliježu istim zakonima termodinamičke ravnoteže.
