Termodinamica este o ramură a fizicii care studiază energia termică și principiile distribuției acesteia în volumul unei substanțe sau al unui anumit mediu. Această disciplină se bazează pe niște principii universale generale și folosește experiența multor alte științe. Echilibrul termodinamic este piatra de temelie a acestui domeniu de cunoștințe științifice.
Una dintre cele mai importante și poate cea mai specifică proprietate a organismelor vii este capacitatea lor unică de a converti energia și de a o stoca într-o mare varietate de forme. Echilibrul termodinamic este o astfel de stare a unui sistem în care parametrii și caracteristicile acestuia nu se pot schimba în timp fără influența oricăror factori externi.
Adică: un sistem fizic izolat teoretic, format din unul sau mai multe obiecte fizice, poate rămâne într-o stare de echilibru pe termen nelimitat. Dacă echilibrul termodinamic este perturbat, orice sistem va tinde să revină lala starea ei stabilă pe cont propriu. Acesta este unul dintre principiile fundamentale ale fizicii, pe care se construiește prea mult atât în viața noastră, cât și în natură.
Cea mai ușoară modalitate de a imagina echilibrul termodinamic este prin exemplul unui astfel de atribut uman natural precum un termos cu ceai fierbinte, care este acel sistem foarte izolat. Desigur, temperatura în orice punct al substanței (în acest caz, ceaiul) va fi aceeași. Dar dacă aruncați un cub de gheață într-un termos, echilibrul termodinamic va fi perturbat instantaneu, deoarece va exista o diferență de temperatură în diferite părți ale lichidului.
În acest caz, transferul de căldură se va produce dintr-o regiune cu temperatură mai ridicată către zone mai reci, până la stabilirea uniformității regimului termic pe întreg volumul. Când se întâmplă acest lucru, stabilitatea va fi restabilită. Așa funcționează orice sistem termodinamic, indiferent de scara lui și de numărul de obiecte din care constă.
Condiția principală de echilibru, care este același indice de temperatură în toate punctele din sistem, este deosebit de importantă pentru organismele vii. Toate obiectele biologice necesită o sursă regulată de energie pentru a menține viața normală. Toate procesele biologice necesită, de asemenea, un transfer stabil de căldură și o distribuție uniformă.
De exemplu, plantele, acumulând energie solară, o transformă în legături chimice ale substanțelor organice prinfotosinteză. În corpul animalelor, totul se întâmplă exact invers - substanțele organice obținute cu alimente sunt transformate în energie. Toate astfel de procese (pentru reprezentanții atât ai lumii vegetale, cât și ai lumii animale) au loc în strictă conformitate cu principiile sistemului termodinamic.
Conceptele de bază ale termodinamicii sunt universale și de neclintit atât pentru sistemele biologice vii, cât și pentru natura neînsuflețită. Principiile termodinamicii afirmă că orice colecție de obiecte înrudite poate fi numită sistem termodinamic. Diferența este doar în scara și numărul de obiecte. Exemple de astfel de sisteme sunt celulele corpului nostru, inima sau alte organe interne. Întregul organism este, de asemenea, într-un anumit sens un sistem termodinamic. Chiar și astfel de obiecte gigantice precum biosfera, oceanele aparțin și ele acestei categorii. Și sunt supuși acelorași legi ale echilibrului termodinamic.
