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Num quilograma de cada substância que entramos
em contato, há no mínimo um bilhão, de bilhão,
de bilhão de moléculas. O fato que existem tantas moléculas
e átomos nos materiais do cotidiano, leva a certas regras de
existência que governam de que forma atua a matéria quando ela
cede ou recebe energia. O ramo da física que lida com estas regras
é chamado termodinÂmica.
Na termodinâmica classificamos a energia em dois tipos: calor
e trabalho. Estas duas formas de energia macroscópica estão
intimamente amarradas uma à outra. As regras de existência
também governam como a desordem se espalha na vida diária.
As regras, que surgem de um número muito grande de moléculas
que estão em todas as coisas que tocamos, são resumidas
nas famosas três leis da termodinâmica.
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As Regras do
Jogo Chamadas
:
As
Três Leis da Termodinâmica
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| 1ª
Lei: No jogo você
não pode obter algo do nada.
Não existe nada 'gratuito'. Esta afirmação
normalmente é chamada de conservaÇÃo
de energia. Qualquer processo com que tivermos relação,
deve obedecer à seguinte restrição: toda
energia que entra, deve ser igual à toda energia que sai do
processo. A máquina, então, conserva a energia.
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2ª
Lei: VocÊ nÃo
pode terminar o jogo empatado.
Em outras palavras, não importa o
que você fizer na vida, existirá sempre um preço
"desordem" a ser pago. A maioria das vezes a natureza
faz todo o trabalho de entrada que você mesmo faria, tributa
parte dele para fora como calor (causando mais desordem), e
dá a você tudo o que for deixado em excesso,
na forma de saída, que você realmente deseja. Por
esta razão a maioria das máquinas nunca são
100% eficientes.
Você sempre termina num estado global
menos organizado do que o estado inicial. Os processos no mundo
real sempre geram estados de mais desordem, ou então,
não ocorrerão. Você pode organizar todas
as coisas que você quiser, mas quando você observar
o que fez, tomado como um todo (i.é, a coisa que você
está organizando, mais você e a sua vizinhança),
encontrará que o sistema todo foi para um estado de mais
desordem. Desordem é formalmente chamada de entropia em termodinâmica. E o fato que a
entropia do sistema completo sempre cresce é
apenas uma afirmação formal da segunda lei da
termodinâmica.
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3ª Lei:
Você não
pode optar por parar o jogo.
Se todos os processos requerem
energia, e se você paga uma taxa desordem cada vez que
gasta energia, então por que apenas não tentar
absorver tanta energia das coisas exteriores quanto for possível.
A idéia é que com menos energia deveria existir
menos desordem. Você será incapaz de mandar a desordem
ir ao nada. Isto funciona em certa extensão, mas a terceira
lei diz que mesmo quando você torna alguma coisa super
fria (i.e., tendo tão pouca energia interna quanto possível)
ainda existirá desordem! Os poucos átomos e moléculas
que constituem as substâncias macroscópicas, nunca
perderão toda sua energia. Eles têm estados de energia
mínima que nunca é zero. Então as moléculas
e átomos nunca descansam! Mesmo
quando você reduz a temperatura de qualquer material ao
mais baixo valor que puder, a entropia do material não
irá a zero. As regras de existência ainda
se aplicam!
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NOTAS
|
| A
Vida é um estado muito organizado, apesar
da evolução da vida ter acontecido. A 2ª Lei
da Termodinâmica diz somente que a forma de vida interagirá
com seu ambiente de tal modo que o sistema completo (forma de
vida mais o ambiente) vá a um estado de máxima desordem.
Muitos subsistemas organizados podem, portanto, serem produzidos
sem contradição alguma.
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A segunda lei estabelece uma
direÇÃo do tempo.
Se cada processo que ocorrer tende levar a desordem ao máximo,
globalmente, então isto representa a irreversibilidade
do tempo. O tempo flui somente numa direção
porque a transição da ordem para a desordem flui
somente daquele modo.
Você pode obter gelo novamente por reconstrução,
retirando apenas calor novamente, mas você nunca obterá
o belo cubo de gelo com o qual você começou.
Abaixo está o notável incidente
do touro numa loja de porcelanas. A desordem definitivamente
dá uma seta do tempo aqui.
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Antes
do Touro estar na Loja de Porcelanas
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Uma vez entrando o touro na loja de porcelanas, e quebrando
toda a porcelana, a existência dela não pode
ser retrocedida como um filme, a fim de se corrigir a
desordem.
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Após
o Touro Estar na Loja de Porcelana
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Cada processo requer que o ambiente de fundo se
torne mais desordenado. Isto sigifica que o
universo, como um todo, está se tornando mais e mais desordenado,
pois o universo é o pano de fundo de todas as coisas. De
fato, num universo em expansão, as galáxias continuariam
a se afastarem umas das outras. Interações menores
galáxia-galáxia tomariam lugar. Nenhuma região
de alta densidade capaz de produzir novas estrelas seriam formadas.
As estrelas nas galáxias eventualmente queimariam todo o
seu hidrogênio e entrariam no seu estágio de morte.
Nenhum calor de fusão seria produzido após as estrelas
morrerem. O universo terminaria num estado altamente disperso, desordenado
e absolutamente frio.
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