Termodynamik er en gren af fysikken, der studerer termisk energi og principperne for dens fordeling gennem volumen af et stof eller et bestemt medium. Denne disciplin er baseret på nogle generelle universelle principper og bruger erfaringerne fra mange andre videnskaber. Termodynamisk ligevægt er hjørnestenen i dette område af videnskabelig viden.
En af de vigtigste og måske mest specifikke egenskaber ved levende organismer er deres unikke evne til at omdanne energi og lagre den i en lang række forskellige former. Termodynamisk ligevægt er en sådan tilstand af et system, hvor dets parametre og karakteristika ikke kan ændre sig over tid uden påvirkning af eksterne faktorer.
Det vil sige: et teoretisk isoleret fysisk system, der består af en eller flere fysiske objekter, kan forblive i en tilstand af balance på ubestemt tid. Hvis termodynamisk ligevægt forstyrres, vil ethvert system have en tendens til at vende tilbage tiltil sin stabile tilstand alene. Dette er et af fysikkens grundlæggende principper, som der bygges for meget på både i vores liv og i naturen.
Den nemmeste måde at forestille sig termodynamisk ligevægt er ved eksemplet med en så naturlig menneskelig egenskab som en termokande med varm te, som er det meget isolerede system. Selvfølgelig vil temperaturen på ethvert punkt af stoffet (i dette tilfælde te) være den samme. Men hvis du taber en isterning i en termokande, vil den termodynamiske ligevægt øjeblikkeligt blive forstyrret, da der vil være en temperaturforskel i forskellige dele af væsken.
I dette tilfælde vil varmeoverførsel forekomme fra et område med højere temperatur til koldere områder, indtil ensartetheden af det termiske regime er etableret i hele volumen. Når dette sker, vil stabiliteten blive genoprettet. Sådan fungerer ethvert termodynamisk system, uanset dets skala og antallet af objekter, det består af.
Hovedbetingelsen for ligevægt, som er det samme temperaturindeks på alle punkter i systemet, er især vigtig for levende organismer. Alle biologiske objekter kræver en regelmæssig tilførsel af energi for at opretholde et norm alt liv. Alle biologiske processer har også brug for stabil varmeoverførsel og ensartet fordeling.
For eksempel planter, akkumulerer solenergi, omdanner den til kemiske bindinger af organiske stoffer gennemfotosyntese. I dyrenes krop sker alt præcis det modsatte - organiske stoffer opnået med mad omdannes til energi. Alle sådanne processer (for repræsentanter for både plante- og dyreverdenen) foregår i nøje overensstemmelse med principperne for det termodynamiske system.
De grundlæggende begreber inden for termodynamik er universelle og urokkelige for både levende biologiske systemer og den livløse natur. Termodynamikkens principper siger, at enhver samling af relaterede objekter kan kaldes et termodynamisk system. Forskellen er kun i skalaen og antallet af objekter. Eksempler på sådanne systemer er cellerne i vores krop, hjertet eller andre indre organer. Hele organismen er også i en vis forstand et termodynamisk system. Selv sådanne gigantiske objekter som biosfæren, havene hører også til denne kategori. Og de er underlagt de samme love for termodynamisk ligevægt.
