Entropia e a Segunda Lei

Para medir o grau de desordem de um sistema, foi definida a grandeza termodinâmica entropia, representada pela letra S. Quanto maior a desordem de um sistema, maior a sua entropia.

 

Recipiente 1: mais organizado, menor entropia; Recipiente 2: menos organizado, maior entropia

Os conceitos de processos reversíveis e irreversíveis podem ser descritos matematicamente usando-se o conceito de entropia. Mas antes de chegarmos à definição de entropia, vamos aos conceitos de processos reversíveis e irreversíveis. Chamamos de processo reversível aquele em que o sistema pode, espontaneamente, retornar à situação (ou estado) original. Processo irreversível é aquele cujo sistema não pode, espontaneamente, retornar ao estado original.

Como os conceitos dos tipos de processos já foram citados, vamos então à definição de entropia. A entropia de um sistema (S) é uma medida do seu grau de desorganização. Quanto maior a organização, menor a entropia. A entropia é uma característica do estado termodinâmico, assim como a energia interna, o volume e o número de mols.

Observando os recipientes da figura acima, vemos que o recipiente 1 apresenta uma entropia menor do que a do outro. Se pegarmos o recipiente e o balançarmos, verificaremos que as “bolinhas” ficarão misturadas, ou melhor, desorganizadas. Se verificarmos o recipiente 2, após chacoalhá-lo, perceberemos que não é possível para as bolinhas, de forma espontânea, voltarem para sua organização original, se continuarmos chacoalhando o recipiente.

Nos processos isotérmicos (cuja temperatura permanece sempre a mesma) reversíveis, definimos a entropia como sendo a razão entre o calor (cedido ou recebido) pela temperatura. Dessa forma, representamos a entropia nos processos isotérmicos da seguinte maneira:

No Sistema Internacional de Unidades, medimos a entropia em joule/ kelvin. Baseando-nos no conceito que descrevemos sobre entropia, podemos formular a Segunda Lei da seguinte maneira:

A variação de entropia de um sistema isolado é sempre positiva ou nula. A igualdade ΔS = 0 ocorre quando os processos são reversíveis: processos reversíveis não aumentam a entropia. Sistemas isolados, que não recebem nem cedem calor para o meio, só podem ter sua entropia aumentada ou mantida constante.

Por Domiciano Marques

Graduado em Física

Equipe Brasil Escola

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