Termodinamika ir fizikas nozare, kas pēta siltumenerģiju un tās sadales principus visā vielas vai noteiktas vides tilpumā. Šī disciplīna balstās uz dažiem vispārējiem universāliem principiem un izmanto daudzu citu zinātņu pieredzi. Termodinamiskais līdzsvars ir šīs zinātnes zināšanu jomas stūrakmens.
Viena no svarīgākajām un, iespējams, specifiskākajām dzīvo organismu īpašībām ir to unikālā spēja pārvērst enerģiju un uzglabāt to visdažādākajos veidos. Termodinamiskais līdzsvars ir tāds sistēmas stāvoklis, kurā tās parametri un raksturlielumi laika gaitā nevar mainīties bez jebkādu ārēju faktoru ietekmes.
Tas ir: teorētiski izolēta fiziska sistēma, kas sastāv no viena vai vairākiem fiziskiem objektiem, var palikt līdzsvara stāvoklī bezgalīgi. Ja tiek izjaukts termodinamiskais līdzsvars, jebkurai sistēmai ir tendence atgrieztiespatstāvīgi nonāk stabilā stāvoklī. Tas ir viens no fizikas pamatprincipiem, uz kura pārāk daudz tiek veidots gan mūsu dzīvē, gan dabā.
Vieglākais veids, kā iedomāties termodinamisko līdzsvaru, ir tāda dabiska cilvēka atribūta piemērs kā termoss ar karstu tēju, kas ir ļoti izolēta sistēma. Protams, temperatūra jebkurā vielas punktā (šajā gadījumā tējas) būs vienāda. Bet, ja jūs iemetīsit ledus kubiņu termosā, termodinamiskais līdzsvars tiks nekavējoties izjaukts, jo dažādās šķidruma daļās būs temperatūras atšķirības.
Šajā gadījumā siltuma pārnešana notiks no augstākas temperatūras apgabala uz vēsākiem apgabaliem, līdz tiek noteikts termiskā režīma vienmērīgums visā tilpumā. Kad tas notiks, stabilitāte tiks atjaunota. Šādi darbojas jebkura termodinamiskā sistēma neatkarīgi no tās mēroga un objektu skaita, no kuriem tā sastāv.
Dzīvajiem organismiem īpaši svarīgs ir galvenais līdzsvara nosacījums, kas ir vienāds temperatūras indekss visos sistēmas punktos. Visiem bioloģiskajiem objektiem ir nepieciešama regulāra enerģijas piegāde, lai uzturētu normālu dzīvi. Visiem bioloģiskajiem procesiem nepieciešama arī stabila siltuma pārnese un vienmērīga sadale.
Piemēram, augi, akumulējot saules enerģiju, pārvērš to organisko vielu ķīmiskajās saitēs, izmantojotfotosintēze. Dzīvnieku organismā viss notiek tieši otrādi – ar pārtiku iegūtās organiskās vielas pārvēršas enerģijā. Visi šādi procesi (gan augu, gan dzīvnieku pasaules pārstāvjiem) notiek stingri saskaņā ar termodinamiskās sistēmas principiem.
Terodinamikas pamatjēdzieni ir universāli un nesatricināmi gan dzīvām bioloģiskām sistēmām, gan nedzīvajai dabai. Termodinamikas principi nosaka, ka jebkuru saistītu objektu kolekciju var saukt par termodinamisko sistēmu. Atšķirība ir tikai objektu mērogā un skaitā. Šādu sistēmu piemēri ir mūsu ķermeņa šūnas, sirds vai citi iekšējie orgāni. Arī viss organisms savā ziņā ir termodinamiska sistēma. Pat tādi gigantiski objekti kā biosfēra, okeāni arī pieder šai kategorijai. Un uz tiem attiecas tie paši termodinamiskā līdzsvara likumi.
