Die Thermodynamik beschreibt die Beziehungen zwischen den verschiedenen Energieformen und ihren Einfluss auf die Eigenschaften der Materie. Mit ihrer Hilfe lässt sich feststellen, ob ein physikalischer Vorgang überhaupt ablaufen kann. In biologischen Systemen gehört dazu zum Beispiel die Faltung von Proteinen, der Ablauf von Stoffwechselwegen und die Erzeugung von Muskelkraft. Allerdings gibt die Thermodynamik keine Angabe über die Geschwindigkeit dieser Vorgänge; diese wird über mechanische Vorgänge beschrieben.
In der Biochemie werden mit den Grundsätzen der Thermodynamik meist Bedingungen beschrieben, unter denen ein Prozess spontan ablaufen kann.
Zu diesen Grundsätzen gehört:
Energie bleibt erhalten.
Ein Prozess läuft nur dann spontan ab, wenn dabei die Gesamtentropie, also die Unordnung des Systems, zunimmt.
Die Freiwilligkeit von Reaktionsabläufen bei konstanter Temperatur und Druck ist von der Zu- oder Abnahme der freien Energie abhängig.
Zusammenhang zwischen der Konzentration von Reaktionspartnern und den Bedingungen des Reaktionsablaufs.
