La termodinàmica és una branca de la física que estudia l'energia tèrmica i els principis de la seva distribució al llarg del volum d'una substància o d'un determinat medi. Aquesta disciplina es basa en uns principis generals universals i utilitza l'experiència de moltes altres ciències. L'equilibri termodinàmic és la pedra angular d'aquesta àrea del coneixement científic.
Una de les propietats més importants i potser més específiques dels organismes vius és la seva capacitat única de convertir l'energia i emmagatzemar-la en una gran varietat de formes. L'equilibri termodinàmic és un estat d'un sistema en què els seus paràmetres i característiques no poden canviar amb el temps sense la influència de cap factor extern.
És a dir: un sistema físic teòricament aïllat, format per un o més objectes físics, pot romandre en estat d'equilibri indefinidament. Si es altera l'equilibri termodinàmic, qualsevol sistema tendirà a tornar-hial seu estat estable per si mateix. Aquest és un dels principis fonamentals de la física, sobre el qual es basa massa tant a la nostra vida com a la natura.
La manera més fàcil d'imaginar l'equilibri termodinàmic és amb l'exemple d'un atribut humà tan natural com un termo amb te calent, que és aquest sistema molt aïllat. Per descomptat, la temperatura en qualsevol punt de la substància (en aquest cas, el te) serà la mateixa. Però si deixeu caure un cub de gel en un termo, l'equilibri termodinàmic es veurà alterat a l'instant, ja que hi haurà una diferència de temperatura en diferents parts del líquid.
En aquest cas, la transferència de calor es produirà des d'una regió de temperatura més alta cap a zones més fredes, fins que s'estableixi la uniformitat del règim tèrmic en tot el volum. Quan això passi, es restablirà l'estabilitat. Així és com funciona qualsevol sistema termodinàmic, independentment de la seva escala i del nombre d'objectes que consta.
La principal condició d'equilibri, que és el mateix índex de temperatura en tots els punts del sistema, és especialment important per als organismes vius. Tots els objectes biològics requereixen un subministrament regular d'energia per mantenir una vida normal. Tots els processos biològics també necessiten una transferència de calor estable i una distribució uniforme.
Per exemple, les plantes, acumulant energia solar, la converteixen en enllaços químics de substàncies orgàniques mitjançantfotosíntesi. En el cos dels animals, tot passa exactament al contrari: les substàncies orgàniques obtingudes amb els aliments es converteixen en energia. Tots aquests processos (per als representants tant del món vegetal com animal) es produeixen d'acord estrictament amb els principis del sistema termodinàmic.
Els conceptes bàsics de la termodinàmica són universals i inamovibles tant per als sistemes biològics vius com per a la naturalesa inanimada. Els principis de la termodinàmica estableixen que qualsevol col·lecció d'objectes relacionats es pot anomenar sistema termodinàmic. La diferència només està en l'escala i el nombre d'objectes. Exemples d'aquests sistemes són les cèl·lules del nostre cos, el cor o altres òrgans interns. Tot l'organisme també és en cert sentit un sistema termodinàmic. Fins i tot objectes tan gegants com la biosfera, els oceans també pertanyen a aquesta categoria. I estan subjectes a les mateixes lleis de l'equilibri termodinàmic.
