Termodinamika është një degë e fizikës që studion energjinë termike dhe parimet e shpërndarjes së saj në të gjithë vëllimin e një lënde ose një mjedisi të caktuar. Kjo disiplinë bazohet në disa parime të përgjithshme universale dhe përdor përvojën e shumë shkencave të tjera. Ekuilibri termodinamik është gurthemeli i kësaj fushe të njohurive shkencore.
Një nga vetitë më të rëndësishme dhe ndoshta më specifike të organizmave të gjallë është aftësia e tyre unike për të kthyer energjinë dhe për ta ruajtur atë në një larmi formash. Ekuilibri termodinamik është një gjendje e tillë e një sistemi në të cilin parametrat dhe karakteristikat e tij nuk mund të ndryshojnë me kalimin e kohës pa ndikimin e ndonjë faktori të jashtëm.
Dmth: një sistem fizik i izoluar teorikisht, i përbërë nga një ose më shumë objekte fizike, mund të mbetet në një gjendje ekuilibri për një kohë të pacaktuar. Nëse ekuilibri termodinamik është i shqetësuar, çdo sistem do të priret të kthehet nënë gjendjen e tij të qëndrueshme më vete. Ky është një nga parimet themelore të fizikës, mbi të cilin është ndërtuar shumë në jetën tonë dhe në natyrë.
Mënyra më e lehtë për të imagjinuar ekuilibrin termodinamik është me shembullin e një atributi të tillë natyror njerëzor si një termos me çaj të nxehtë, që është ai sistem shumë i izoluar. Sigurisht, temperatura në çdo pikë të substancës (në këtë rast, çaji) do të jetë e njëjtë. Por nëse hidhni një kub akulli në një termos, ekuilibri termodinamik do të prishet menjëherë, pasi do të ketë një ndryshim të temperaturës në pjesë të ndryshme të lëngut.
Në këtë rast, transferimi i nxehtësisë do të ndodhë nga një rajon me temperaturë më të lartë drejt zonave më të ftohta, derisa të vendoset uniformiteti i regjimit termik në të gjithë vëllimin. Kur kjo të ndodhë, stabiliteti do të rikthehet. Kështu funksionon çdo sistem termodinamik, pavarësisht nga shkalla e tij dhe numri i objekteve nga i cili përbëhet.
Kushti kryesor i ekuilibrit, i cili është i njëjti indeks i temperaturës në të gjitha pikat e sistemit, është veçanërisht i rëndësishëm për organizmat e gjallë. Të gjitha objektet biologjike kërkojnë furnizim të rregullt me energji për të mbajtur jetën normale. Të gjitha proceset biologjike gjithashtu kanë nevojë për transferim të qëndrueshëm të nxehtësisë dhe shpërndarje uniforme.
Për shembull, bimët, duke akumuluar energjinë diellore, e shndërrojnë atë në lidhje kimike të substancave organike nëpërmjetfotosinteza. Në trupin e kafshëve, gjithçka ndodh saktësisht e kundërta - substancat organike të marra me ushqim shndërrohen në energji. Të gjitha proceset e tilla (për përfaqësuesit e botës bimore dhe shtazore) ndodhin në përputhje të plotë me parimet e sistemit termodinamik.
Konceptet bazë të termodinamikës janë universale dhe të palëkundshme si për sistemet e gjalla biologjike ashtu edhe për natyrën e pajetë. Parimet e termodinamikës thonë se çdo koleksion i objekteve të lidhura mund të quhet një sistem termodinamik. Dallimi është vetëm në shkallën dhe numrin e objekteve. Shembuj të sistemeve të tilla janë qelizat e trupit tonë, zemra ose organe të tjera të brendshme. I gjithë organizmi është gjithashtu në një farë kuptimi një sistem termodinamik. Edhe objekte të tilla gjigante si biosfera, oqeanet gjithashtu i përkasin kësaj kategorie. Dhe ato i nënshtrohen të njëjtave ligje të ekuilibrit termodinamik.
