Termodinâmica é um ramo da física que estuda a energia térmica e os princípios de sua distribuição ao longo do volume de uma substância ou de um determinado meio. Esta disciplina é baseada em alguns princípios gerais universais e usa a experiência de muitas outras ciências. O equilíbrio termodinâmico é a pedra angular desta área do conhecimento científico.
Uma das propriedades mais importantes e talvez mais específicas dos organismos vivos é sua capacidade única de converter energia e armazená-la em uma ampla variedade de formas. O equilíbrio termodinâmico é um estado de um sistema em que seus parâmetros e características não podem mudar ao longo do tempo sem a influência de fatores externos.
Ou seja: um sistema físico teoricamente isolado, constituído por um ou mais objetos físicos, pode permanecer em estado de equilíbrio indefinidamente. Se o equilíbrio termodinâmico for perturbado, qualquer sistema tenderá a retornar aoao seu estado estável por conta própria. Este é um dos princípios fundamentais da física, sobre o qual muito é construído tanto em nossa vida quanto na natureza.
A maneira mais fácil de imaginar o equilíbrio termodinâmico é pelo exemplo de um atributo humano tão natural como uma garrafa térmica com chá quente, que é aquele sistema muito isolado. Claro, a temperatura em qualquer ponto da substância (neste caso, o chá) será a mesma. Mas se você colocar um cubo de gelo em uma garrafa térmica, o equilíbrio termodinâmico será instantaneamente perturbado, pois haverá uma diferença de temperatura em diferentes partes do líquido.
Neste caso, a transferência de calor ocorrerá de uma região de maior temperatura para áreas mais frias, até que a uniformidade do regime térmico seja estabelecida em todo o volume. Quando isso acontecer, a estabilidade será restaurada. É assim que qualquer sistema termodinâmico funciona, independentemente de sua escala e do número de objetos que o compõem.
A principal condição de equilíbrio, que é o mesmo índice de temperatura em todos os pontos do sistema, é especialmente importante para os organismos vivos. Todos os objetos biológicos requerem um suprimento regular de energia para manter uma vida normal. Todos os processos biológicos também precisam de transferência de calor estável e distribuição uniforme.
Por exemplo, plantas, acumulando energia solar, convertem-na em ligações químicas de substâncias orgânicas atravésfotossíntese. No corpo dos animais, tudo acontece exatamente ao contrário - as substâncias orgânicas obtidas com os alimentos são convertidas em energia. Todos esses processos (para representantes dos mundos vegetal e animal) ocorrem em estrita conformidade com os princípios do sistema termodinâmico.
Os conceitos básicos da termodinâmica são universais e inabaláveis tanto para os sistemas biológicos vivos quanto para a natureza inanimada. Os princípios da termodinâmica afirmam que qualquer coleção de objetos relacionados pode ser chamada de sistema termodinâmico. A diferença está apenas na escala e número de objetos. Exemplos de tais sistemas são as células do nosso corpo, o coração ou outros órgãos internos. Todo o organismo também é, em certo sentido, um sistema termodinâmico. Mesmo objetos gigantescos como a biosfera, os oceanos também pertencem a essa categoria. E eles estão sujeitos às mesmas leis de equilíbrio termodinâmico.
