Fisiologia é a ciência que se propõe a explicar todos os processos da vida por meio de princípios da física e da química. Isso quer dizer que o objetivo básico do fisiogista vegetal é tentar explicar qualquer processo que se realiza na planta em bases físicas e químicas. A fisiologia vegetal é realmente o estudo da planta em trabalho. Um dos objetivos básicos é a determinação da natureza química precisa de todos os materiais encontrados na planta e o caminho que ela segue para obtê-los ou faze-los. Isso é a bioquímica da planta. O outro objetivo é o conhecimento de toda espécie de trabalho feito pela planta (mecânico, químico, osmótico, elétrico) e a natureza da energia envolvida para fazer esse trabalho. Isso é a biofísica da planta. Mesmo a bioquímica da planta sempre envolve mudanças energéticas. Assim, o denominador comum de todos os aspectos da fisiologia da planta é o trabalho e a energia. Portanto, as primeiras leis que devem ser compreendidas pelo fisiologista são as leis da termodinâmica.

De acordo com a primeira lei, a energia não pode ser destruída ou criada, mas simplesmente é convertida de uma forma para outra. É logicamente, agora conhecido que a energia pode ser convertida em massa e vice-versa, mas esse fato não tem importância nos fenômenos fisiológicos porque as quantidades de energia envolvidas produzem pequenos aumentos imensuráveis se convertidas em massa, e, logicamente nenhuma conversão de massa em energia pode ocorrer nas temperaturas fisiológicas (no caso dos isótopos estáveis normalmente encontrados nas plantas).

A primeira lei da termodinâmica (ou princípio da conservação da energia) é representada pela seguinte equação:

?E = q-w

Onde:

 ?E: é a mudança em energia de um corpo
 q: calor ou energia absorvido pelo corpo
 w: trabalho feito pelo corpo no seu meio ambiente

Um aumento da energia da planta resulta, se um excesso de energia é absorvido durante a realização de um trabalho. A planta trabalha no seu ambiente crescendo, pela evaporação de sua água, etc. Mas, isso é mais que compensado pela energia radiante absorvida pela planta. Parte dessa energia radiante absorvida é convertida em calor, que é usado para evaporar água da planta; uma segunda parte é convertida em energia mecânica que levanta á água pela planta. Parte do restante, é convertida em energia química pelo processo da fotossíntese. A primeira lei também nos diz sobre o trabalho feito no interior da planta. Os processos consumidores de energia, como o crescimento, devem ser mantidos por processos liberadores de energia como a respiração; e o trabalho feito no interior da planta que resulta em crescimento não pode ser maior que o precedente aumento em energia (?E) absorvido do ambiente.

O aumento da energia da planta é igual a soma de toda as formas de energia absorvida menos o trabalho feito pela planta no seu ambiente. Cada quantidade representa o valor líquido; por exemplo, qr é a energia em forma de calor absorvida menos a energia em forma de calor perdida. A segunda lei da termodinâmica vai mais além. Ela nos diz que nem todo esse aumento em energia é "livre" ou avaliável para trabalho útil porque consiste de dois componentes.

?E = ?G + ?TS

Onde:

?G = energia isotérmica avaliávela
?TS = energia isotérmica não avaliável
T= temperatura absoluta
S= entropia

A quantidade G é frequentemente chamada energia livre de Gibbs. Somente essa porção do aumento em energia é disponível para fazer o trabalho no interior da planta - movimento de substâncias e corpos no interior da planta, manutenção dos gradientes de concentração, gradientes elétricos, etc, e mais importante de todos, a síntese de todas as milhares de substâncias produzidas nas fabricas químicas das células.

De acordo com a segunda lei, o calor pode (por si mesmo) passar somente de um corpo mais quente para um corpo mais frio ou disponível para realizar trabalho no outro. Essa lei pode ser aplicada para todas as outras espécies de energia. Nenhuma substância poderá se mover para o interior de uma célula ao menos que esteja presente em maior atividade ( ou concentração) no meio ambiente em relação á célula. Assim as leis de difusão seguem naturalmente a 2ª lei da termodinâmica, somente quando a célula gasta energia livre que ela pode absorver um nutriente de um meio de baixa atividade ou concentração (com respeito àquele nutriente) em relação à própria célula, isto é, a célula bombeia o nutriente para si mesma. De acordo com o corolário da 2ª lei da termodinâmica, a energia livre tende em direção ao mínimo (num processo em que se está realizando trabalho). Isso explica o fato de que muitas substâncias tendem a se concentrar nas superfícies (adsorção) porque assim reduzem a energia livre da superfície.