Termodinamik ialah cabang fizik yang mengkaji tenaga haba dan prinsip pengagihannya sepanjang isipadu bahan atau medium tertentu. Disiplin ini berdasarkan beberapa prinsip universal umum dan menggunakan pengalaman banyak sains lain. Keseimbangan termodinamik adalah asas kepada bidang pengetahuan saintifik ini.
Salah satu sifat yang paling penting dan mungkin paling khusus bagi organisma hidup ialah keupayaan unik mereka untuk menukar tenaga dan menyimpannya dalam pelbagai bentuk. Keseimbangan termodinamik ialah keadaan sistem di mana parameter dan cirinya tidak boleh berubah dari semasa ke semasa tanpa pengaruh sebarang faktor luaran.
Iaitu: sistem fizikal yang diasingkan secara teori, yang terdiri daripada satu atau lebih objek fizikal, boleh kekal dalam keadaan keseimbangan selama-lamanya. Jika keseimbangan termodinamik terganggu, mana-mana sistem akan cenderung untuk kembali kekepada keadaan stabil dengan sendirinya. Ini adalah salah satu prinsip asas fizik, yang terlalu banyak dibina dalam kehidupan kita dan alam semula jadi.
Cara paling mudah untuk membayangkan keseimbangan termodinamik adalah dengan contoh sifat semula jadi manusia seperti termos dengan teh panas, iaitu sistem yang sangat terpencil itu. Sudah tentu, suhu di mana-mana titik bahan (dalam kes ini, teh) akan sama. Tetapi jika anda menjatuhkan kiub ais ke dalam termos, keseimbangan termodinamik akan terganggu serta-merta, kerana akan terdapat perbezaan suhu di bahagian cecair yang berlainan.
Dalam kes ini, pemindahan haba akan berlaku dari kawasan suhu yang lebih tinggi ke kawasan yang lebih sejuk, sehingga keseragaman rejim terma diwujudkan di seluruh isipadu. Apabila ini berlaku, kestabilan akan dipulihkan. Beginilah cara mana-mana sistem termodinamik berfungsi, tanpa mengira skalanya dan bilangan objek yang mengandunginya.
Keadaan keseimbangan utama, iaitu indeks suhu yang sama di semua titik dalam sistem, adalah penting terutamanya untuk organisma hidup. Semua objek biologi memerlukan bekalan tenaga tetap untuk mengekalkan kehidupan normal. Semua proses biologi juga memerlukan pemindahan haba yang stabil dan pengagihan seragam.
Sebagai contoh, tumbuhan, mengumpul tenaga suria, menukarnya kepada ikatan kimia bahan organik melaluifotosintesis. Dalam tubuh haiwan, segala-galanya berlaku sebaliknya - bahan organik yang diperoleh dengan makanan ditukar menjadi tenaga. Semua proses sedemikian (untuk wakil kedua-dua dunia tumbuhan dan haiwan) berlaku mengikut ketat dengan prinsip sistem termodinamik.
Konsep asas termodinamik adalah universal dan tidak tergoyahkan untuk kedua-dua sistem biologi hidup dan alam semula jadi tidak bernyawa. Prinsip termodinamik menyatakan bahawa sebarang koleksi objek yang berkaitan boleh dipanggil sistem termodinamik. Perbezaannya hanya pada skala dan bilangan objek. Contoh sistem tersebut ialah sel-sel badan kita, jantung atau organ dalaman yang lain. Seluruh organisma juga dalam erti kata tertentu sistem termodinamik. Malah objek gergasi seperti biosfera, lautan juga tergolong dalam kategori ini. Dan ia tertakluk kepada undang-undang keseimbangan termodinamik yang sama.
