Termodinamika – fizikos šaka, tirianti šiluminę energiją ir jos pasiskirstymo visame medžiagos ar tam tikros terpės tūryje principus. Ši disciplina remiasi kai kuriais bendrais universaliais principais ir naudojasi daugelio kitų mokslų patirtimi. Termodinaminė pusiausvyra yra šios mokslo žinių srities kertinis akmuo.
Viena iš svarbiausių ir bene specifiškiausių gyvų organizmų savybių yra jų unikalus gebėjimas konvertuoti energiją ir kaupti ją įvairiausiomis formomis. Termodinaminė pusiausvyra yra tokia sistemos būsena, kurioje jos parametrai ir charakteristikos laikui bėgant negali keistis be jokių išorinių veiksnių įtakos.
Tai yra: teoriškai izoliuota fizinė sistema, susidedanti iš vieno ar daugiau fizinių objektų, gali išlikti pusiausvyros būsenoje neribotą laiką. Jei termodinaminė pusiausvyra pažeidžiama, bet kuri sistema bus linkusi grįžtiį savo stabilią būseną. Tai vienas iš pagrindinių fizikos principų, ant kurio per daug remiamasi tiek mūsų gyvenime, tiek gamtoje.
Lengviausias būdas įsivaizduoti termodinaminę pusiausvyrą yra tokios natūralios žmogaus savybės kaip termosas su karšta arbata, kuri yra ta labai izoliuota sistema. Žinoma, temperatūra bet kuriame medžiagos taške (šiuo atveju arbatos) bus vienoda. Bet jei įmesite ledo kubelį į termosą, termodinaminė pusiausvyra bus akimirksniu sutrikdyta, nes skirtingose skysčio dalyse bus temperatūrų skirtumas.
Šiuo atveju šilumos perdavimas vyks iš aukštesnės temperatūros regiono į š altesnes vietas, kol visame tūryje bus nustatytas šiluminio režimo vienodumas. Kai tai atsitiks, stabilumas bus atkurtas. Taip veikia bet kuri termodinaminė sistema, nepaisant jos mastelio ir objektų, iš kurių ji susideda, skaičiaus.
Pagrindinė pusiausvyros sąlyga, kuri yra vienodas temperatūros indeksas visuose sistemos taškuose, yra ypač svarbi gyviems organizmams. Visiems biologiniams objektams reikalingas reguliarus energijos tiekimas normaliam gyvenimui palaikyti. Visiems biologiniams procesams taip pat reikalingas stabilus šilumos perdavimas ir vienodas pasiskirstymas.
Pavyzdžiui, augalai, kaupdami saulės energiją, paverčia ją cheminiais organinių medžiagų ryšiais.fotosintezė. Gyvūnų organizme viskas vyksta visiškai priešingai – su maistu gaunamos organinės medžiagos virsta energija. Visi tokie procesai (tiek augalų, tiek gyvūnų pasaulio atstovams) vyksta griežtai laikantis termodinaminės sistemos principų.
Pagrindinės termodinamikos sąvokos yra universalios ir nepajudinamos tiek gyvoms biologinėms sistemoms, tiek negyvajai gamtai. Termodinamikos principai teigia, kad bet koks susijusių objektų rinkinys gali būti vadinamas termodinamine sistema. Skirtumas yra tik objektų mastelyje ir skaičiuje. Tokių sistemų pavyzdžiai yra mūsų kūno ląstelės, širdis ar kiti vidaus organai. Visas organizmas tam tikra prasme taip pat yra termodinaminė sistema. Netgi tokie milžiniški objektai kaip biosfera, vandenynai taip pat priklauso šiai kategorijai. Ir jiems galioja tie patys termodinaminės pusiausvyros dėsniai.
