Entropia, o conceito mais espetacular de toda a ciência clássica

e entre todos os conceitos da física clássica não há outro tão complexo como da entropia nesse vídeo vou apresentar esse conceito de forma simples e até o final você será capaz de compreender a sua essência e as suas implicações no mundo certo Olá pessoal eu sou eu o silex professor e pesquisador bem vindo alguém sentir um canal que se propõe a mostrar a ciência e as suas consequências de forma rigorosa e com pouca ou nenhuma matemática o velho é um excelente meio para que você amplia seus conhecimentos e a sua visão de mundo se gosta

dessa ideia Já deu um like nesse vídeo para que outras pessoas possam ter contato com esse conteúdo e quando uma pessoa bem perfumada entra no ambiente após alguns instantes o cheiro do seu perfume será sentido em todo o ambiente isso se deve à difusão das moléculas voláteis do perfume pela sala esse processo é reversível ou seja as moléculas de perfume que se espalharam não vão mais retornar para pessoa nós já falamos de processos irreversíveis Antes aqui nesse vídeo a segunda lei da termodinâmica e o conceito de entropia são fundamentais para se entender porque processos como

este ocorre espontaneamente apenas no sentido e entre todos os conceitos da física clássica aceleração energia campo elétrico tempo o mais difícil de todos é a entropia a entropia é um propriedade abstrata É difícil dar uma descrição física para ela sem considerar os aspectos microscópicos da matéria a compreensão do conceito de entropia tem grande impacto em muitas áreas desde o funcionamento das máquinas térmicas até discussões filosóficas sobre o surgimento da Terra e do universo bem como o fluxo do tempo ou seja é um conceito geral e onipresente e o efeito colateral disso é que esse conceito

tem sido usado interpretado de maneira bastante questionáveis a entropia base para uma formulação alternativa da segunda lei da termodinâmica sem fazer menção nenhum as máquinas térmicas e essa formulação termodinâmica da segunda lei com base na entropia foi primeiramente desenvolvida por Rudolf clausius e 1865 e de forma sucinta elegante ela engloba todos os aspectos da segunda lei da termodinâmica incluindo o teorema de carnor e os enunciados de kelvin-planck e Cláudia nessa série nós já Vimos que a energia interna não depende da forma como o sistema evolui de um estado inicial até o estado final e isso

pode ser conferido aqui nesse vídeo caminhou ao estudar seus círculos chegou à conclusão de que a razão entre o calor trocado EA temperatura deste calor também Não dependia da Rota seguida pelo processo foi essa conclusão que mais tarde levou clausius a introduzir o conceito de entropia é importante mencionar que essa definição tem uma demonstração uma a rigorosa Mas como é da natureza Desse Canal eu vou para o pai vocês dessa demonstração mas os mais curiosos podem checar essa demonstração nas referências que eu li isto na descrição desse vídeo por essa definição podemos constatar que para

uma mesma quantidade de calor transferida a entropia varia menos para as temperaturas mais altas Além disso é importante verificar que somente uma variação da entropia está sendo definida e não entropia absoluta e para ilustrar melhor o significado dessa definição o professor Peter Atkins aquele mesmo dos livros de físico-químicas ele nos oferece uma metáfora muito interessante a dia espirrar em uma rua movimentada ou em uma biblioteca silenciosa nessa metáfora biblioteca silenciosa representa um sistema em baixa temperatura com pouco movimento térmico um espirro corresponde a transferência de energia em forma de calor em uma biblioteca silenciosa o

espinho repentino é altamente perturbador há um grande aumento no ruído do ambiente um grande aumento da entropia por outro lado uma rua movimentada é uma metáfora para o sistema em alta temperatura com muito movimento térmico de uma rua movimentada ou mesmo espirro vai introduzir pouco ruído adicional e assim apenas um pequeno aumento na entropia bom então nós pela definição de clausius uma mesma quantidade de calor pode produzir maior ou menor variação da entropia dependendo da temperatura do sistema aqui é importante notar que tanto a conclusão de carnor como a definição de clausius se refere a

processos reversíveis para esses processos a entropia do universo não varia Delta Essa é igual a zero o termo universo aqui se refere ao sistema e também inclui a sua vizinhança local com a qual ele pode ter algum tipo de interação então universo pode ser por exemplo o laboratório onde o experimento está sendo feito ou para ser mais rigorosos o planeta terra ou até mesmo sistema solar como todo nos processos reversíveis a entropia não varia porque a variação da entropia do sistema compensa exatamente a variação da entropia da vizinhos enquanto o aumenta o outro diminui e

no cômputo total a variação é nula a entropia o site é mas todos os processos naturais que são processos reais ocorrem sempre de forma Irreversível como exemplo da difusão que mencionamos no início desse vídeo Vamos considerar o modelo similar à expansão livre de um gás dentro de um reservatório esse modelo nós já discutimos nesse vídeo aqui e só para relembrar inicialmente o gás é confinado numa metade de um recipiente e não dá distante o compartilhamento é subitamente liberado e o gás fica livre para ocupar todo o volume agora nós devemos analisar a variação da entropia

do gás e da vizinhança ou seja do universo todo a fazer isso nós vemos que diferente do que ocorre para o processo reversível onde a entropia do sistema compensa a da vizinhança aqui a entropia do gás aumenta mas é ciumento não afeta em nada entropia da vizinhança já que a expansão livre é um processo que ocorre sem realizar trabalho e sem troca de calor e logo no cômputo total a entropia do universo que é o nosso sistema Nossa expansão livre ela vai aumentar esse exemplo ilustra bem o que você quer dizer por processo Irreversível em

termodinâmica o processo de expansão livre de um gás é o processo Irreversível porque uma vez concluído ele não pode ser desfeito espontaneamente seu estágio Inicial é o estado irrecuperável de maneira espontânea e espontânea aqui é uma palavra chave ela indica que o sistema agiria por si só sem necessidade de um trabalho externo que o forçar se você pode dizer que é simples confirmaram o gás novamente basta e seria um pistão empurrar o gás de novo para o canto da Caixa Sim nós poderíamos fazer isso mas não seria um processo espontâneo haveria trabalho externo porção do

sistema outro processo Irreversível é o da transferência de calor de um corpo quente para um corpo frio esse processo é Irreversível porque o calor não vai fluir de volta Oi viu para o cliente espontaneamente podemos então dizer que existe um sentido preferencial para processos como esses ocorrerem para todos os sistemas isolados os processos onde se observam a variação de temperatura ou mais precisamente transferência de calor levam ao aumento da entropia do universo Então dessa forma nós podemos afirmar que para todos os processos reais ou seja os irreversíveis à variação da entropia será sempre maior que

zero ela sempre vai aumentar isso é um fato experimental que nunca foi violado em qualquer experimento feito envolvendo processos irreversíveis em Sistemas isolados de maneira geral as trocas de calor entre corpos até que o estado de Equilíbrio seja alcançado também implicam um aumento de entropia do universo e isso é observado para muitos outros processos físicos e reversíveis como misturas reações químicas transições de fase por aí vai desde que o sistema sem ter a gente o isolado a e nesse ponto nós podemos generalizar esse resultado para situação em que nosso sistema consiste de todos os corpos

e substâncias do universo que por definição é um sistema isolado e assim nós concluímos que a entropia do universo sempre aumenta quando ocorre o processo Irreversível isso ainda pode ser combinado com o que foi dito para os processos reversíveis e então estabelecemos o seguinte anunciado para segunda lei da termodinâmica em termos da entropia a entropia do universo nunca diminui ela permanece constante para os processos reversíveis e sempre aumenta para processos irreversíveis Este é o princípio do aumento da entropia ou simplesmente a lei da entropia e aqui tem algo importante esse anunciado não impede que o

gado processo a entropia não possa diminuir a entropia pode diminuir ela só não vai fazer isso de forma espontânea é a segunda lei da termodinâmica enunciado em termos o aumento da entropia do Universo para qualquer processo Irreversível é uma lei da natureza diferente das demais leis físicas Ela nos permite dizer Em qual direção processo natural vai acontecer por exemplo se dois gases diferentes são colocados no mesmo recipiente isolado do resto do universo podemos calcular o prevê que a mistura deles será um processo espontâneo e essa conclusão vem do fato de que a variação da entropia

será positiva a entropia aumenta a mistura dos gases é um processo Irreversível depois de misturado eles não se separam espontaneamente como todos os processos que ocorrem na natureza são irreversíveis universo tende a um estado e que a sua entropia deve ser a maior possível logo após ter anunciado a segunda lei da termodinâmica na forma do aumento da entropia do universo clausius sintetizou os efeitos da primeira e da segunda lei a dinâmica da seguinte forma a energia do universo é constante essa é a nossa primeira lei EA entropia do universo tende para o máximo essa nossa

segunda lei com isso clausus deixa claro que essas duas leis fundamentais da física tem um significado Universal sendo um guia e um fator limitante para todos os processos naturais que ocorrem no mundo terminar este vídeo por aqui e se você gostou dele já dei um like agora que nos ajude a disseminar esse conteúdo tenha deve sentir abraço e até a própria