Por que o calor aumenta a entropia

RKA7JV No vídeo sobre a segunda lei da termodinâmica, eu falei para você sobre como a entropia está constantemente aumentando no universo, ela não está diminuindo. Então, a gente pode dizer que a energia que está indo sempre em direção à entropia está cada vez menos disponível para realizar trabalho. Enquanto estou aqui falando sobre a entropia, o meu corpo está gerando mais calor e esse calor está levando ao aumento da entropia. Deixe-me explicar melhor como funciona. Como eu falei, o calor leva à entropia. O calor é uma transferência de energia térmica e entropia é um estado. É a quantidade de desordem que a gente tem no sistema. Então, no fundo, é a quantidade de estados que um sistema pode assumir. Por exemplo, vamos imaginar que a gente tenha um sistema fechado. Esse quadrado branco está representando isso. E dentro dele a gente tem essas moléculas que estão se movimentando. Eu sempre represento por essa flecha que indica a energia translacional cinética da molécula, mas ela pode estar vibrando, pode estar rotacionando também, é que é mais fácil representar por essas flechinhas. Vamos pegar esse sistema e vamos adicionar calor nele. Aqui, representado pela letra "Q", a gente tem o calor sendo adicionado no sistema. E qual a consequência disso? A energia cinética média do sistema aumenta, as moléculas ficam mais agitadas aqui dentro desse recipiente. Então, a velocidade das moléculas aumenta e a entropia também aumenta. E por que isso acontece? Bom, se a gente olhar para esses dois sistemas, a gente vai reparar que a gente tem o mesmo número de moléculas, o mesmo espaço para elas se movimentarem, a gente está aqui, claro, em um desenho bidimensional, mas vamos imaginar que seja um recipiente tridimensional. Então, o que aumenta a entropia? A entropia não está relacionada somente com a posição das moléculas, ela está relacionada, também, com a previsibilidade que a gente tem sobre aquele sistema. Como a gente adicionou mais energia aqui, a gente aumentou também as possibilidades de velocidade da molécula, por exemplo. Aqui a gente tem uma molécula muito rápida, uma mais devagar aqui está mais uniforme, todas as moléculas estão com uma velocidade mais ou menos parecida. Esse sistema que tem as moléculas com a velocidade mais uniforme é mais previsível do que este aqui. Se a gente bater uma foto agora e bater uma foto daqui a dois segundos, esse sistema aqui vai ter se modificado mais do que esse, e é por isso que a gente fala que ele tem mais entropia, tem mais estados possíveis de acontecer, é mais imprevisível. Tem outra coisa, essas moléculas são todas feitas de átomos, como você já sabe. Em um sistema em que as partículas estão se movimentando mais, como é o caso desse sistema em que a gente colocou mais calor, vão existir mais estados possíveis, veja aqui. Se a gente tem pouca energia disponível, a configuração das partículas vai ser mais ou menos essa. Se a gente tem mais energia disponível, os três estados podem acontecer. Nesse caso, as partículas colidiram com uma força um pouco mais fraca, mais moderada, e aqui elas interagiram com uma força muito grande, com muita energia, a velocidade cinética delas estava muito alta. Nesse caso, nesse sistema em que a gente colocou calor, existem mais possibilidades. Tudo bem, mas o calor leva só à entropia? A única coisa que ele faz é aumentar a desordem? Não, a gente sabe que não. Muitos motores, na verdade, a base da Revolução Industrial, os motores a vapor, são todos baseados em calor. Vamos dar uma olhada. Então, nesse primeiro estado, as moléculas estão se movimentando dentro desse êmbolo, e o pistão está parado. Aí a gente vai adicionar calor a esse sistema. E quando a gente faz isso, as moléculas começam a ficar mais agitadas ainda. E diferentemente do sistema de cima, que era um sistema fechado, nesse caso aqui, a parte de cima do recipiente é o pistão do motor, por exemplo, do carro. Então, as moléculas começam a bater nesse pistão, imagine, são muitas e muitas moléculas, isso aqui é só um esquema, claro. Quando essas moléculas começam a bater nesse pistão, elas movimentam o pistão para cima, gerando trabalho. O calor gerou trabalho porque ele modificou a posição desse pistão. A gente representa trabalho pela letra "W", que vem de "work" em inglês. Agora, não existe nenhum motor 100% eficiente. Então, esse calor não vai ser 100% usado para realizar trabalho. Parte dele vai ser usado para aumentar a entropia do sistema. Então, claro que o calor vai sim realizar trabalho, esse não é um sistema fechado, uma parte do calor também vai ser perdida, uma parte vai ser usada para realizar o trabalho, mas uma parte vai ter sido incorporada no aumento da desordem, no aumento da entropia do sistema. É legal você se lembrar disso, sempre que existir calor, vai existir entropia. Então, se eu estou aqui gravando esse vídeo para vocês, meu corpo está gerando calor, os processos celulares do meu corpo estão gerando calor e também estão produzindo entropia. Uma parte do calor está sendo usada para eu falar, para eu movimentar a minha boca enquanto eu falo. Então, está realizando trabalho. Mas, uma outra parte está sendo usada para aumentar a entropia do universo. Espero que você tenha gostado do vídeo, e até o próximo!