Agora,
na próxima vez que você for a um restaurante, pense em como a comida é
preparada. Em seguida, tente imaginar o processo na ordem inversa. É fácil
descascar uma fruta, mas impossível colocar a casca de volta no lugar. É fácil
preparar ovos mexidos, mas impossível transformar ovos mexidos em ovos
intactos. É fácil cozinhar legumes, mas impossível descozinhá-los. Depois de
fazer pipoca, não é possível transformar a pipoca novamente em milho.
Além
das situações apresentadas anteriormente, podemos discorrer de outras tais
como: as comidas e bebidas que são servidas quentes tendem a esfriar e as que
são servidas frias tendem a esquentar. Um copo de água gelada logo fica à
temperatura ambiente; o mesmo acontece com uma xícara de café quente. O sorvete
derrete e a calda de chocolate endurece. Estes eventos do cotidiano são tão
familiares que não despertam nossa atenção, mas quando o milho de pipoca
estoura e o café esfria estamos assistindo a manifestação de uma das leis mais
sutis e fascinantes da física: a segunda lei da termodinâmica. De acordo com Borges (1999, p. 455) [1], “Todos os processos naturais são, em diferentes graus,
irreversíveis. Não é possível, por exemplo, obter, espontaneamente, gasolina
a partir dos gases de combustão de um automóvel fazendo o motor funcionar ao
contrário” e completa Nussenzveig (2002) [2], a entropia de um sistema termicamente
isolado nunca pode decrescer; não se altera quando ocorrem processos
reversíveis, mas aumenta quando ocorrem processos irreversíveis. Assim, a variação da entropia será maior ou igual a 0, para sistemas isolados.
Como podemos perceber nas bases teóricas da
Termodinâmica apresentadas por Clausius, a grandeza física entropia está
associado à uma indisponibilidade de energia para realizar trabalho quando
observa-se os processos
irreversíveis.
Levando-se em conta que a maioria dos processos naturais são irreversíveis a
entropia do universo tende a um máximo conforme Clausius já havia mencionado.
Além da ideia qualitativa proposta por Clausius,
ele também expressou quantitativamente a grandeza entropia para processos
reversíveis. Para tanto, ele percebeu que assim como outras variáveis de estado
- pressão
(P), volume (V), temperatura (T) e energia
interna (U) - a entropia
(S) também é uma variável de
estado de um sistema, isto é, quando analisamos um processo qualquer, o valor
absoluto da entropia não é importante, mas sim a sua variação. Dessa forma, a
variação ∆S da
entropia de um sistema que passa de um estado inicial para um estado final é
definida por:
Em que o numerador da equação 1 é a quantidade de
calor trocada pelo sistema, num processo
reversível que leva o sistema do estado inicial até o estado final e T corresponde a temperatura que está
ocorrendo essa troca de calor. Para utilizar essa expressão, a temperatura em
que esta ocorrendo a troca de calor deve ser constante. A partir dessa equação,
também podemos perceber: Se a quantidade de calor trocada for positiva, a
variação de entropia do sistema também será positiva e se a quantidade de calor for nula, a variação
de entropia do sistema também será nula. Isso corrobora com o enunciado de
Clausius (∆S ³ 0). Como a entropia é
uma função de estado, a sua variação quando um sistema passa de um estado para
outro depende somente desses estados, e não do processo pelo qual ocorre essa passagem.
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