La termodinámica es una rama de la física que estudia la energía térmica y los principios de su distribución en el volumen de una sustancia o de un determinado medio. Esta disciplina se basa en algunos principios universales generales y utiliza la experiencia de muchas otras ciencias. El equilibrio termodinámico es la piedra angular de esta área del conocimiento científico.
Una de las propiedades más importantes y quizás la más específica de los organismos vivos es su capacidad única para convertir energía y almacenarla en una amplia variedad de formas. El equilibrio termodinámico es un estado de un sistema en el que sus parámetros y características no pueden cambiar con el tiempo sin la influencia de factores externos.
Es decir: un sistema físico teóricamente aislado, que consta de uno o más objetos físicos, puede permanecer en un estado de equilibrio indefinidamente. Si se altera el equilibrio termodinámico, cualquier sistema tenderá a volver aa su estado estable por sí mismo. Este es uno de los principios fundamentales de la física, sobre el cual se construye demasiado tanto en nuestra vida como en la naturaleza.
La forma más fácil de imaginar el equilibrio termodinámico es con el ejemplo de un atributo humano tan natural como un termo con té caliente, que es ese sistema muy aislado. Por supuesto, la temperatura en cualquier punto de la sustancia (en este caso, el té) será la misma. Pero si dejas caer un cubo de hielo en un termo, el equilibrio termodinámico se alterará instantáneamente, ya que habrá una diferencia de temperatura en diferentes partes del líquido.
En este caso, la transferencia de calor ocurrirá desde una región de mayor temperatura hacia áreas más frías, hasta que se establezca la uniformidad del régimen térmico en todo el volumen. Cuando esto suceda, se restablecerá la estabilidad. Así funciona cualquier sistema termodinámico, independientemente de su escala y del número de objetos que lo componen.
La principal condición de equilibrio, que es el mismo índice de temperatura en todos los puntos del sistema, es especialmente importante para los organismos vivos. Todos los objetos biológicos requieren un suministro regular de energía para mantener una vida normal. Todos los procesos biológicos también necesitan una transferencia de calor estable y una distribución uniforme.
Por ejemplo, las plantas, al acumular energía solar, la convierten en enlaces químicos de sustancias orgánicas a través defotosíntesis. En el cuerpo de los animales, todo sucede exactamente lo contrario: las sustancias orgánicas obtenidas con los alimentos se convierten en energía. Todos estos procesos (para los representantes de los mundos vegetal y animal) ocurren en estricta conformidad con los principios del sistema termodinámico.
Los conceptos básicos de la termodinámica son universales e inquebrantables tanto para los sistemas biológicos vivos como para la naturaleza inanimada. Los principios de la termodinámica establecen que cualquier colección de objetos relacionados puede llamarse sistema termodinámico. La diferencia está solo en la escala y el número de objetos. Ejemplos de tales sistemas son las células de nuestro cuerpo, el corazón u otros órganos internos. Todo el organismo es también, en cierto sentido, un sistema termodinámico. Incluso objetos tan gigantescos como la biosfera, los océanos también pertenecen a esta categoría. Y están sujetos a las mismas leyes del equilibrio termodinámico.
