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Segunda lei da termodinâmica e entropia

Transcrição de vídeo

a segunda lei da termodinâmica postula querem tropia do universo só aumenta note que eu coloquei um ponto de exclamação aqui porque esta parece ser uma declaração muito profunda e em muitos níveis ela realmente é muito profunda para obter mais uma noção adequada tomamos aqui uma imagem do céu noturno obtida pelo telescópio hubble cada um destes pontos circuladas não são estrelas eles representam galáxias isso é uma galáxia isso é uma galáxia isso também é uma galáxia assim espero que você tenha um pouco da noção de uma escala cosmológica nós vamos pensar um pouco sobre isso está realmente nos dizendo podemos definir a entropia como transtorno de um sistema com a segunda lei da termodinâmica então podemos inferir que a entropia do universo só aumenta e nós realmente estamos falando sobre o número dos estados que o sistema poderia assumir então estamos dizendo que o universo mas também poderemos dizer que a entropia de um sistema fechado só aumenta o sistema fechadas entendemos o sistema está totalmente contido que não está interagindo com seus arredores o universo então por sua vez um sistema fechado uma vez que não há nada para fora dele com que ele possa interagir termodinamicamente eu vou fazer uma rápida revisão de sistemas abertos e fechados apenas para que você se certifique que entendeu isso se eu tivesse por exemplo uma fogueira então eu tenho aqui alguns troncos um tronco aqui o tronco aqui o terceiro tronco e então uma chama quem manda em cima dos troncos enfim temos aqui a nossa fogueira se eu olhar apenas para os troncos e o fogo eu vejo um sistema aberto aqui dentro do circo lado digo isso porque os troncos e o fogo estão interagindo com seus arredores liberando calor aquecendo moléculas de ar ao seu redor emitindo também luz para o universo por exemplo além disso pode haver também interações do resto do universo com o sistema de modo que os troncos e o fogo foi um sistema que não está isolado de todo o resto isto é um sistema aberto sobre o sistema fechado por sua vez consideramos que é isolado bem é muito difícil criar um verdadeiro sistema fechado em nossa vida cotidiana mas podemos fazer aproximações um exemplo com o qual você provavelmente já interagiu em um passado não muito distante é uma conservadora de gelo também conhecida como caixa térmica ou kula a conservadora e feita inclusive de modo a tentar isolar termodinamicamente o seu interior de seu exterior isto é isolar o sistema delimitado do resto do universo embora atingir tal meta seja provavelmente impossível na prática assim utilizamos na confecção da caixa térmica o material isolante como isopor inserimos em seu interior gelo mas repito não é um sistema fechado perfeito uma vez que eventualmente o calor do universo aquece as paredes do cooler transmitindo o calor ao seu interior e derretendo gelo então não é um sistema fechado perfeito mas é uma boa aproximação pois estamos tentando isolar do resto do universo podemos até adicionar uma capa isolante a nossa conservadora para mostrar que nós realmente queremos isolá-lo configurando o sistema fechado em laboratórios de pesquisa você encontrará condições que são aproximações muito melhores de sistemas fechados porém na prática mesmo que em grau muito baixos o sistema fechado vai interagir com o universo de modo que podemos inferir que o sistema fechado final é realmente o universo que a imagem do telescópio hubble tentou retratar porque ele não interage termodinamicamente com nada fora dele então vamos pensar um pouco mais sobre essa definição entropia do universo só aumenta o melhor exemplo que consigo pensar é o fenômeno da difusão suponhamos um recipiente fechado e idealizando um sistema fechado agora digamos que em seu interior no canto inferior esquerdo há seis moléculas de um case de al essas moléculas tem como um todo uma temperatura média mas também têm cada uma sua própria energia cinética individual de modo que se movem cada uma de uma maneira diferente o que vai acontecer depois de um determinado tempo bem como tempo as moléculas não se disperse a uma molécula vai numa direção outra molécula vai em outra direção enfim a medida em que o tempo passa o sistema vai se parecer mais com este aqui a direita no qual as partículas estão difusos por todo recipiente ocupando mais o espaço interior e ainda preservando suas particularidades cinéticas agora o que aconteceu nesse processo bem você sabia que quando as partículas foram confinados no canto do recipiente havia menos estados possíveis ou seja tinha se uma intromissão é menor do que quando as moléculas estão difusos por todo recipiente ocupando maior espaço isto é na segunda situação após a difusão ter ocorrido há mais localizações possíveis para as moléculas a mais orientações possíveis para elas e assim tem-se maior número de estados observa se que entrou pista mais elevada isto é em si um estado de maior em tropia é usual dizemos que as condições nas quais a entropia está aumentando consistem em processos irreversíveis e porque irreversíveis porque apesar de existir a probabilidade destas moléculas regressar em um estado inicial representado pela figura esquerda no qual estão todas concentradas no canto essa probabilidade é muito muito baixa isto porque estamos considerando apenas seis moléculas em sistemas reais lidamos com um número muito maior do que seis moléculas isto é lidamos com milhões de milhões de moléculas com o número na escala de 10 elevado a 20 ou 30 diminuindo ainda mais a probabilidade de retorno à condição inicial então esse é um processo irreversível porque o sistema passou de um menor número de estados potenciais ao maior número de estados potenciais e o universo está constantemente fazendo isso justificando a segunda lei da termodinâmica que dizem que é interrompido o universo está apenas aumentando agora alguns processos nos quais parece que a entropia não está aumentando muito se você considerar uma bola de bilhar por exemplo como esta representada que você empurrado em direção a uma outra que do lado direito você transfere o momento da primeira à esquerda a segunda direita e possivelmente a primeira faz um movimento de regresso de modo que macroscopicamente parece que a primeira bola realizou um movimento irreversível e as pessoas tendem a chamá lo assim mas se você realmente considerar o nível microscópico verá que o movimento irá gerar um pouco de calor pela colisão entre as bolas de bilhar pelo atrito das mesmas com o ar com a superfície as moléculas ficaram ligeiramente mais agitados aumentando mesmo que pouco o número de estados potenciais assim se você considerar tudo isso verá que nunca conseguirá retornar ao estado molecular inicial e de fato mesmo esse exemplo tenha entropia apenas aumentando portanto mesmo quando em nossas vidas diárias as pessoas falam sobre processos termodinamicamente reversíveis é importante atentar que tais processos são apenas parcialmente reversíveis uma vez que a entropia do sistema está aumentando mesmo que pouco logo reações irreversíveis são as únicas que de fato existem no fenômeno da difusão é bastante óbvio pois fica claro que se tem um aumento da entropia e que a probabilidade de algo voltar ao que era inicialmente é praticamente zero e realmente você não irá observar isso porque na vida real tratamos com muitas e muitas moléculas de modo que mesmo estando todas as moléculas realizando um movimento ideal para regresso ao estado inicial isso tomaria um tempo longo demais para ser observado espero que isso faça sentido que a desordem sempre aumenta que o número de estados potenciais apenas aumenta permitindo mais e mais interações um corpo dotado de calor como você está fazendo algo agora como eu que estou fazendo esse vídeo tudo está gerando calor e esse calor está se dissipando no universo aumentando o número de estados potenciais com o universo pode realmente assumir e um ao mover me as mãos para cima a usar meu lápis digital gerando atrito com a lousa tudo isso libera calor para o universo no computador está em execução e assim está liberando o calor para o universo ao assistir esse vídeo está liberando o calor para o universo os elétrons viajam nos fios para seu computador liberando calor para o universo e tudo isso está aumentando o número de estados nesse que você pensa a vida a nível molecular
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