Termodinamika je grana fizike koja proučava toplinsku energiju i principe njezine raspodjele po volumenu tvari ili određenog medija. Ova se disciplina temelji na nekim općim univerzalnim principima i koristi iskustvo mnogih drugih znanosti. Termodinamička ravnoteža je kamen temeljac ovog područja znanstvenog 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 sustava u kojem se njegovi parametri i karakteristike ne mogu mijenjati tijekom vremena bez utjecaja bilo kakvih vanjskih čimbenika.
To jest: teoretski izolirani fizički sustav, koji se sastoji od jednog ili više fizičkih objekata, može ostati u stanju ravnoteže neograničeno. Ako je termodinamička ravnoteža poremećena, svaki će se sustav težiti povratkuu svoje stabilno stanje samostalno. To je jedan od temeljnih principa fizike, na kojem se previše toga gradi i u našem životu i u prirodi.
Termodinamičku ravnotežu najlakše je zamisliti na primjeru takvog prirodnog ljudskog atributa kao što je termosica s toplim čajem, što je taj vrlo izolirani sustav. Naravno, temperatura u bilo kojoj točki tvari (u ovom slučaju, čaja) bit će ista. Ali ako bacite kocku leda u termos, termodinamička ravnoteža će se trenutno poremetiti, jer će postojati temperaturna razlika u različitim dijelovima tekućine.
U ovom slučaju do prijenosa topline dolazi iz područja s višim temperaturama prema hladnijim područjima, sve dok se ne uspostavi ujednačenost toplinskog režima u cijelom volumenu. Kada se to dogodi, stabilnost će se vratiti. Ovako funkcionira svaki termodinamički sustav, bez obzira na njegovu skalu i broj objekata od kojih se sastoji.
Glavni uvjet ravnoteže, koji je isti temperaturni indeks u svim točkama sustava, posebno je važan za žive organizme. Svi biološki objekti zahtijevaju redovitu opskrbu energijom za održavanje normalnog života. Svi biološki procesi također zahtijevaju stabilan prijenos topline i jednoliku raspodjelu.
Na primjer, biljke, akumulirajući sunčevu energiju, pretvaraju je u kemijske veze organskih tvari 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 s načelima termodinamičkog sustava.
Osnovni koncepti termodinamike su univerzalni i nepokolebljivi i za žive biološke sustave i za neživu prirodu. Načela termodinamike navode da se svaka zbirka povezanih objekata može nazvati termodinamičkim sustavom. Razlika je samo u mjerilu i broju objekata. Primjeri takvih sustava su stanice našeg tijela, srce ili drugi unutarnji organi. Cijeli organizam je također u nekom smislu termodinamički sustav. Čak i takvi gigantski objekti kao što je biosfera, oceani također pripadaju ovoj kategoriji. I podliježu istim zakonima termodinamičke ravnoteže.
