A termodinamika a fizika egyik ága, amely a hőenergiát és annak eloszlását vizsgálja egy anyag vagy egy bizonyos közeg térfogatában. Ez a diszciplína néhány általános univerzális elven alapul, és sok más tudomány tapasztalatait is felhasználja. A termodinamikai egyensúly a tudományos ismeretek e területének sarokköve.
Az élő szervezetek egyik legfontosabb és talán legsajátosabb tulajdonsága az, hogy egyedülállóan képesek energiát átalakítani és sokféle formában tárolni. A termodinamikai egyensúly a rendszer olyan állapota, amelyben paraméterei és jellemzői nem változhatnak az idő múlásával külső tényezők hatása nélkül.
Azaz: egy elméletileg elszigetelt fizikai rendszer, amely egy vagy több fizikai objektumból áll, a végtelenségig egyensúlyi állapotban maradhat. Ha a termodinamikai egyensúly megbomlik, bármely rendszer hajlamos visszatérnimagától stabil állapotába. Ez a fizika egyik alapelve, amelyre túl sok épül életünkben és a természetben egyaránt.
A termodinamikai egyensúlyt legkönnyebben egy olyan természetes emberi tulajdonság példáján keresztül képzelhetjük el, mint egy termosz forró teával, ami egy nagyon elszigetelt rendszer. Természetesen az anyag (ebben az esetben a tea) bármely pontján a hőmérséklet azonos lesz. De ha jégkockát ejtesz egy termoszba, a termodinamikai egyensúly azonnal felborul, mivel a folyadék különböző részein hőmérséklet-különbség lesz.
Ebben az esetben a hőátadás a magasabb hőmérsékletű területről a hidegebb területek felé megy végbe mindaddig, amíg a termikus rezsim egyenletessége létre nem jön a teljes térfogatban. Amikor ez megtörténik, a stabilitás helyreáll. Így működik minden termodinamikai rendszer, függetlenül a léptékétől és az objektumok számától, amelyekből áll.
Az egyensúly fő feltétele, amely a rendszer minden pontján azonos hőmérsékleti index, különösen fontos az élő szervezetek számára. Minden biológiai tárgynak rendszeres energiaellátásra van szüksége a normális életvitel fenntartásához. Minden biológiai folyamatnak stabil hőátadásra és egyenletes eloszlásra is szüksége van.
Például a növények a napenergiát felhalmozva szerves anyagok kémiai kötéseivé alakítják átfotoszintézis. Az állatok testében minden pontosan az ellenkezője történik - a táplálékkal nyert szerves anyagok energiává alakulnak. Minden ilyen folyamat (mind a növényi, mind az állati világ képviselőinél) szigorúan a termodinamikai rendszer elveinek megfelelően megy végbe.
A termodinamika alapfogalmai egyetemesek és megingathatatlanok mind az élő biológiai rendszerek, mind az élettelen természet számára. A termodinamika alapelvei kimondják, hogy a kapcsolódó objektumok bármely gyűjteménye termodinamikai rendszernek nevezhető. A különbség csak az objektumok méretében és számában van. Ilyen rendszerek például a testünk sejtjei, a szív vagy más belső szervek. Az egész szervezet bizonyos értelemben termodinamikai rendszer is. Még az olyan gigantikus objektumok is ebbe a kategóriába tartoznak, mint a bioszféra, az óceánok. És rájuk ugyanazok a termodinamikai egyensúlyi törvények vonatkoznak.
