Termodynamik är en gren av fysiken som studerar termisk energi och principerna för dess fördelning genom volymen av ett ämne eller ett visst medium. Denna disciplin är baserad på några allmänna universella principer och använder erfarenheten från många andra vetenskaper. Termodynamisk jämvikt är hörnstenen i detta område av vetenskaplig kunskap.
En av de viktigaste och kanske mest specifika egenskaperna hos levande organismer är deras unika förmåga att omvandla energi och lagra den i en mängd olika former. Termodynamisk jämvikt är ett sådant tillstånd i ett system där dess parametrar och egenskaper inte kan förändras över tiden utan påverkan av några yttre faktorer.
Det vill säga: ett teoretiskt isolerat fysiskt system, bestående av ett eller flera fysiska objekt, kan förbli i ett tillstånd av balans på obestämd tid. Om termodynamisk jämvikt störs kommer vilket system som helst att tendera att återgå tilltill sitt stabila tillstånd på egen hand. Detta är en av fysikens grundläggande principer, som för mycket bygger på både i vårt liv och i naturen.
Det enklaste sättet att föreställa sig termodynamisk jämvikt är genom exemplet med en sådan naturlig mänsklig egenskap som en termos med varmt te, som är det mycket isolerade systemet. Naturligtvis kommer temperaturen vid vilken punkt som helst av ämnet (i detta fall te) att vara densamma. Men om du tappar en isbit i en termos kommer den termodynamiska jämvikten omedelbart att störas, eftersom det blir en temperaturskillnad i olika delar av vätskan.
I det här fallet kommer värmeöverföring att ske från ett område med högre temperatur till kallare områden, tills enhetligheten i den termiska regimen är etablerad i hela volymen. När detta händer kommer stabiliteten att återställas. Så här fungerar vilket termodynamiskt system som helst, oavsett dess skala och antalet objekt det består av.
Huvudvillkoret för jämvikt, som är samma temperaturindex på alla punkter i systemet, är särskilt viktigt för levande organismer. Alla biologiska föremål kräver en regelbunden tillförsel av energi för att upprätthålla ett norm alt liv. Alla biologiska processer behöver också stabil värmeöverföring och jämn fördelning.
Till exempel, växter, ackumulerar solenergi, omvandlar den till kemiska bindningar av organiska ämnen genomfotosyntes. I djurkroppen händer allt precis tvärtom - organiska ämnen som erhålls med mat omvandlas till energi. Alla sådana processer (för representanter för både växt- och djurvärlden) sker i strikt överensstämmelse med det termodynamiska systemets principer.
De grundläggande begreppen inom termodynamiken är universella och orubbliga för både levande biologiska system och livlös natur. Termodynamikens principer säger att vilken samling av relaterade objekt som helst kan kallas ett termodynamiskt system. Skillnaden ligger bara i skalan och antalet objekt. Exempel på sådana system är cellerna i vår kropp, hjärtat eller andra inre organ. Hela organismen är också i någon mening ett termodynamiskt system. Även sådana gigantiska föremål som biosfären, haven tillhör också denna kategori. Och de är föremål för samma lagar för termodynamisk jämvikt.
