Pelo Princípio da Conservação da Energia,
sabemos que, em qualquer transformação, a energia total do universo se mantém
constante, entretanto, parte dessa energia fica indisponível para a realização
de trabalho. Dessa forma, por exemplo, quando uma bola que é abandonada de uma
determinada altura sobre uma cama elástica, (figura 2)
Figura 2. Bola sendo abandonada de uma altura H sobre
uma cama elástica
transforma, inicialmente,
parte da energia potencial gravitacional em energia cinética. Em seguida, parte
dessa energia cinética é convertida em energia potencial elástica e na
sequêcia, parte dessa energia potencial elástica converte-se em cinética e potencial gravitacional fazendo a bola subir até uma posição inferior a posição inicial.
Durante todas as etapas de transformação de energia, uma parcela é transformada em energia térmica devido às colisões da bola com as particulas do ar. Essa parcela de energia dissipada é indisponível para a realização de trabalho, por isso que a bola não retorna à mesma posição inicial.
Essa indisponibilidade da energia para a realização de trabalho ocorre devido à existência de processos irreversíveis, ou seja, não há como, espontaneamente, a energia térmica se transformar em energia potencial novamente, como ocorre com a energia cinética. Essas conclusões levaram Rudolf J. Clausius a propor o conceito de entropia.
Com o advento da Mecânica Estatística e da Teoria Cinética dos Gases, algumas grandezas físicas passaram a ser analisadas numa escala microscópica e, assim sendo, outras variáveis deveriam ser levadas em conta, sobretudo devido aos sistemas serem compostos por um número muito elevado de partículas. A partir dessa tentativa
de visualizar o comportamento de algumas grandezas físicas num universo de
milhares de partículas em sistemas isolados ou não é que surge a concepção de
microestado e macroestado os quais foram definidos quantitativamente por Ludwig
Boltzmann (1844-1896), que descreveu a entropia em termos probabilísticos.
Vamos considerar dois
compartimentos sendo que apenas um deles está ocupado por duas esferas, que se
comunica por um orifício, como indicado na figura 3.
Figura 3. Esquema de
um compartimento com uma abertura. O lado esquerdo contém duas esferas (uma
azul e outra vermelha) e o lado direito não contém nenhuma esfera.
Para tornar a situação apresentada na figura 3 mais concreta e real, vamos assistir ao vídeo 4[1]. Confira no endereço eletrônico a seguir:
Após assistir ao vídeo 4, como podemos definir MACROESTADO e MICROESTADO?
[1] No
vídeo 4, as partículas são representadas por baratinhas movidas à bateria. Esse
movimento representa o movimento caótico das partículas de um gás confinadas em
um recipiente.
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