Dona Fifi aos 16 anos.



Apresentando a Entropia


Vimos que, em qualquer processo natural a ENERGIA TOTAL do universo (isto é, do objeto considerado e tudo mais que interage com ele) se conserva (fica constante). No entanto, alguns processos que conservam energia não ocorrem naturalmente. Para saber que tipo de processo pode ou não ocorrer naturalmente os físicos inventaram uma grandeza chamada ENTROPIA. Essa grandeza física pode, em tese, ser medida para qualquer objeto por alguma técnica que não nos interessa descrever por enquanto. Mas, mesmo sem saber ainda o que é a entropia, basta saber o seguinte: em um processo natural a entropia do universo (isto é, a soma da entropia do objeto com a entropia de seus arredores) SEMPRE AUMENTA. Aliás, pode-se considerar isso como outra forma de enunciar a Segunda Lei da Termodinâmica:

"Em qualquer processo natural a ENTROPIA do universo sempre aumenta."

Portanto, a receita para saber se um processo pode ocorrer naturalmente (espontaneamente), ou não, é a seguinte:

1) Mede-se, de algum modo, a Entropia Total do objeto e de seus arredores (isto é, a entropia do "universo").
2) Deixa-se o processo ocorrer (pelo menos, mentalmente) e observa-se o que acontece com a Entropia Total durante o processo.
3) Se a Entropia Total aumentar, o processo é natural, permitido pela Segunda Lei da Termodinâmica e pode ocorrer espontaneamente. Se a Entropia Total quiser diminuir, o processo

Veja, de novo, o caso das duas canecas com água. Se a gente conseguir medir a entropia desse sistema vai constatar que a entropia das canecas separadas, com temperaturas desiguais, é menor que a entropia delas quando juntas, com a mesma temperatura. Logo, um processo natural pode ocorrer no sentido de igualar as temperaturas mas nunca no sentido inverso.

Resta saber como MEDIR a entropia de um sistema, do universo ou até do Universo. Os fundadores da Termodinâmica, entre eles Clausius, Boltzmann e Maxwell, inventaram vários métodos mais ou menos engenhosos para fazer essa medida. A seguir, descreverei, de um modo bem simplificado, um esquema bolado pelo grande físico austríaco Ludwig Boltzmann, no século 19. Para isso, usarei uma analogia com um jogo de baralho. Essa, é claro, não foi a forma descrita por Boltzmann mas servirá para nossos propósitos.

Apostila 4: A entropia no jogo de bridge.

Apostila 5: Entropia, probabilidade e desordem.

Apostila 6: As atribulações de Ludwig Boltzmann.

Apostila 7: Entropia de um buraco negro.