Termodynamika je odvetvie fyziky, ktoré študuje tepelnú energiu a princípy jej distribúcie v objeme látky alebo určitého média. Táto disciplína je založená na niektorých všeobecných univerzálnych princípoch a využíva skúsenosti mnohých iných vied. Termodynamická rovnováha je základným kameňom tejto oblasti vedeckého poznania.
Jednou z najdôležitejších a možno aj najšpecifickejších vlastností živých organizmov je ich jedinečná schopnosť premieňať energiu a ukladať ju v rôznych formách. Termodynamická rovnováha je taký stav systému, v ktorom sa jeho parametre a charakteristiky nemôžu meniť v čase bez vplyvu akýchkoľvek vonkajších faktorov.
To znamená: teoreticky izolovaný fyzický systém pozostávajúci z jedného alebo viacerých fyzických objektov môže zostať v stave rovnováhy na neurčito. Ak je termodynamická rovnováha narušená, každý systém bude mať tendenciu sa do nej vrátiťdo stabilného stavu samostatne. Toto je jeden zo základných princípov fyziky, na ktorom je príliš veľa postavených v našom živote aj v prírode.
Najjednoduchší spôsob, ako si predstaviť termodynamickú rovnováhu, je na príklade takej prirodzenej ľudskej vlastnosti, akou je termoska s horúcim čajom, čo je ten veľmi izolovaný systém. Samozrejme, teplota v ktoromkoľvek bode látky (v tomto prípade čaju) bude rovnaká. Ak však vhodíte kocku ľadu do termosky, termodynamická rovnováha sa okamžite naruší, pretože v rôznych častiach kvapaliny bude rozdiel teplôt.
V tomto prípade dôjde k prenosu tepla z oblasti s vyššou teplotou do chladnejších oblastí, kým sa v celom objeme nevytvorí rovnomernosť tepelného režimu. Keď sa to stane, stabilita sa obnoví. Takto funguje každý termodynamický systém bez ohľadu na jeho mierku a počet objektov, z ktorých pozostáva.
Hlavná podmienka rovnováhy, ktorou je rovnaký teplotný index vo všetkých bodoch systému, je obzvlášť dôležitá pre živé organizmy. Všetky biologické objekty vyžadujú pravidelný prísun energie na udržanie normálneho života. Všetky biologické procesy tiež potrebujú stabilný prenos tepla a rovnomernú distribúciu.
Napríklad rastliny, ktoré akumulujú slnečnú energiu, ju premieňajú na chemické väzby organických látok prostredníctvomfotosyntéza. V tele zvierat sa všetko deje presne naopak – organické látky získané potravou sa premieňajú na energiu. Všetky takéto procesy (pre predstaviteľov rastlinného aj živočíšneho sveta) prebiehajú v prísnom súlade s princípmi termodynamického systému.
Základné pojmy termodynamiky sú univerzálne a neotrasiteľné pre živé biologické systémy aj neživú prírodu. Princípy termodynamiky uvádzajú, že akúkoľvek zbierku súvisiacich objektov možno nazvať termodynamickým systémom. Rozdiel je len v mierke a počte predmetov. Príkladom takýchto systémov sú bunky nášho tela, srdce alebo iné vnútorné orgány. Celý organizmus je tiež v istom zmysle termodynamickým systémom. Do tejto kategórie patria aj také gigantické objekty ako biosféra, oceány. A podliehajú rovnakým zákonom termodynamickej rovnováhy.
