Odrasel moški, ki tehta okoli 75 kilogramov, poje v povprečju skoraj 1 tono hrane na leto. Ste se že kdaj vprašali, zakaj moramo pojesti toliko hrane?
Da bi lahko na to vprašanje odgovorili, moramo vpeljati pojem termodinamike, predvsem kemijske termodinamike. To je veja fizikalne kemije, ki preučuje toploto in temperaturo ter njuno povezavo z delom, energijo in kemijskimi reakcijami. Termodinamika opisuje vse procese v vesolju in jih združuje v štiri zakone s pomočjo fizikalnih količin kot so notranja energija, entalpija, entropija in (Gibbsova) prosta energija. Med temi zakoni sta za nas najbolj pomembna prvi in drugi zakon. Prvi zakon termodinamike pravi, da energije nekega zaprtega sistema (vesolja) ni mogoče uničiti ali ustvariti iz nič, pod določenimi pogoji pa jo lahko pretvorimo iz ene oblike v drugo. Pove nam tudi, da je sprememba energije v nekem sistemu enaka razliki med delom, ki ga ta sistem opravi in toploto, ki jo vnesemo v sistem oziroma jo sistem odda. S tem zakonom opisujemo znano načelo v prehrani, ki je predmet številnih polemik in ki pravi: kalorije noter = kalorije ven. Energija, ki je shranjena v hrani, natančneje v kemijskih vezeh med atomi ogljika, vodika, kisika, dušika, žvepla in fosforja, se pretvarja v različne oblike energije v našem telesu in se hrani v celici v kemični vezi v molekuli adenozin trifosfata (ATP), ki omogoča opravljanje dela. Da so pretvorbe med različnimi oblikami energije zares mogoče, določa drugi zakon termodinamike, ki ga poznamo kot entropijski zakon. Entropija je merilo za (ne)urejenost oz. kaos in drugi zakon termodinamike pravi, da vse v vesolju spontano teži k neurejenosti.
Če želimo preprečiti kaos in ohranjati red, potem je potrebno vložiti energijo. Spomnite se: če želimo imeti urejeno stanovanje, moramo vložiti energijo v to, da ga konstantno pospravljamo in čistimo. Človeški organizem je zelo kompleksen in zelo visoko urejen biološki sistem, zato smo ljudje energijsko zelo potratna živa bitja. Večino hrane, ki je pojemo, uporabimo za to, da zadostimo 2. zakonu termodinamike. Z drugimi besedami, da vzpostavimo in ohranjamo biološki red. Biološki red pomeni pravilno in konstantno delovanje organov, biokemijske reakcije, v katerih se tvori energija iz hrane in katere sami po sebi potrebujejo energijo, da jo lahko proizvajajo. Pomeni tudi energijo, ki jo telo potrebuje, da popravlja »škodo« na celičnem nivoju, ki nastaja pri presnovnih procesih. Poleg tega pa približno polovico energije, ki jo dobimo iz hrane uporabimo kot toploto za termoregulacijo, s katero ohranjamo optimalno telesno temperaturo ali pa toploto oddamo v okolico. Slednje je nujno potrebno, da zadostimo 2. zakonu termodinamike, saj se entropija vesolja mora konstantno povečevati.
Živa bitja torej ne porabljamo energije niti je ne moremo ustvarjati, lahko jo samo pretvarjamo iz ene oblike v drugo. Iz okolice sprejmemo energijo v obliki proste energije, ki je za nas uporabna. Uporabimo jo tako, da jo pretvorimo v druge oblike energije, s katero lahko ustvarjamo in ohranjamo red v tako kompleksnem sistemu kot je človeški organizem. Isto količino energije, kot smo je sprejeli, vračamo v okolico v obliki, ki je biološko manj uporabna (delo in toplota). Kadar želimo razumeti pojem kalorije, energijsko bilanco in presnovo oz. metabolizem človeškega organizma, moramo vedno imeti v mislih ta dva zakona termodinamike.