Termodinamika je veja fizike, ki proučuje toplotno energijo in načela njene porazdelitve po prostornini snovi ali določenega medija. Ta disciplina temelji na nekaterih splošnih univerzalnih načelih in uporablja izkušnje mnogih drugih znanosti. Termodinamično ravnotežje je temelj tega področja znanstvenega znanja.
Ena najpomembnejših in morda najbolj specifičnih lastnosti živih organizmov je njihova edinstvena sposobnost pretvarjanja energije in njenega shranjevanja v najrazličnejših oblikah. Termodinamično ravnotežje je takšno stanje sistema, pri katerem se njegovi parametri in značilnosti sčasoma ne morejo spreminjati brez vpliva kakršnih koli zunanjih dejavnikov.
To pomeni: teoretično izoliran fizični sistem, sestavljen iz enega ali več fizičnih objektov, lahko ostane v stanju ravnotežja za nedoločen čas. Če je termodinamično ravnotežje moteno, se bo kateri koli sistem nagibal k vrnitviv svoje stabilno stanje. To je eno od temeljnih načel fizike, na katerem je preveč zgrajeno tako v našem življenju kot v naravi.
Termodinamično ravnovesje si najlažje predstavljamo na primeru takega naravnega človeškega atributa, kot je termos z vročim čajem, ki je ta zelo izoliran sistem. Seveda bo temperatura na kateri koli točki snovi (v tem primeru čaja) enaka. Toda če v termos spustiš kocko ledu, se termodinamično ravnovesje takoj poruši, saj bo v različnih delih tekočine prišlo do temperaturne razlike.
V tem primeru bo potekal prenos toplote iz območja z višjo temperaturo proti hladnejšim območjem, dokler se ne vzpostavi enakomernost toplotnega režima po celotnem volumnu. Ko se to zgodi, se stabilnost povrne. Tako deluje vsak termodinamični sistem, ne glede na obseg in število predmetov, iz katerih je sestavljen.
Glavni pogoj ravnotežja, ki je enak temperaturni indeks na vseh točkah sistema, je še posebej pomemben za žive organizme. Vsi biološki objekti potrebujejo redno oskrbo z energijo za normalno življenje. Vsi biološki procesi potrebujejo tudi stabilen prenos toplote in enakomerno porazdelitev.
Na primer, rastline, ki kopičijo sončno energijo, jo pretvarjajo v kemične vezi organskih snovi prekofotosinteza. V telesu živali se vse dogaja ravno nasprotno - organske snovi, pridobljene s hrano, se pretvorijo v energijo. Vsi ti procesi (za predstavnike tako rastlinskega kot živalskega sveta) potekajo v strogem skladu z načeli termodinamičnega sistema.
Osnovni koncepti termodinamike so univerzalni in neomajni tako za žive biološke sisteme kot za neživo naravo. Načela termodinamike pravijo, da lahko vsako zbirko sorodnih predmetov imenujemo termodinamični sistem. Razlika je le v obsegu in številu predmetov. Primeri takšnih sistemov so celice našega telesa, srce ali drugi notranji organi. Celoten organizem je v nekem smislu tudi termodinamični sistem. Tudi tako velikanski predmeti, kot je biosfera, tudi oceani spadajo v to kategorijo. In zanje veljajo isti zakoni termodinamičnega ravnotežja.
