O que é entropia?

Crédito: Charge do caricaturista Pancho

A entropia é uma grandeza termodinâmica que mensura o grau de irreversibilidade de um sistema, encontrando-se geralmente associada ao que se denomina por "desordem" de um sistema termodinâmico. Resumindo a entropia é uma medida do grau de desordem de um sistema, ou bagunça, como dizem os físicos, por piada, afirmando, ainda que a bagunça só tende a aumentar. Agora vejamos o que o mestre Isaac Asimov* tem a nos dizer a respeito dela:

O que é entropia?

"A energia pode ser convertida em trabalho somente se houver um desnível de concentração de energia no particular sistema que está sendo usado. A energia, então, tende a fluir do ponto de maior concentração para o de menor, até ficar uniformemente distribuída. É através do aproveitamento deste fluxo que é possível obter trabalho a partir de energia.

A água no nascente de um rio está a uma altura maior, e portanto tem maior energia gravitacional, do que a água na foz do rio. É por isso que a água corre dos rios para o oceano (Não fosse a queda das chuvas, toda a água dos continentes correria encostas abaixo em direção ao oceano, cujo nível elevar-se-ia ligeiramente. A energia gravitacional total permaneceria a mesma mas estaria mais uniformemente distribuída).

A água pode efetuar trabalho ao fluir encosta abaixo, fazendo girar uma roda d’água. Num mesmo nível, a água não poderia realizar trabalho, ainda que estivesse num plano bastante elevado e possuindo uma energia gravitacional extraordinariamente alta. Os pontos cruciais são a diferença de concentração de energia e o fluxo em direção ao equilíbrio.

Isso é válido para qualquer forma de energia. Nas máquinas a vapor há um reservatório quente, onde a água é transformada em vapor, e um reservatório frio, onde o vapor se condensa em água novamente. É a diferença de temperatura que importa. Se tudo estivesse à mesma temperatura, por maior que esta fosse, nenhum trabalho poderia ser realizado.

O termo “entropia” foi introduzido em 1850 pelo físico alemão Rudolf J. E. Clausius, para caracterizar o grau de uniformidade com que a energia, sob qualquer, forma, está distribuída. Quanto mais uniformemente distribuída estiver, maior a entropia. Quando a energia estiver distribuída de maneira completamente uniforme, a entropia atinge o valor máximo para o sistema em questão.

No entender de Clausius, quando um sistema é entregue a si próprio, as diferenças de energia sempre tendem a desaparecer. Pondo-se um objeto quente em contato com outro frio, o calor flui de tal maneira que o objeto quente se esfria e o objeto frio fica mais quente, até que ambos atinjam a mesma temperatura. Se dois reservatórios de água forem conectados, um possuindo um nível de água mais elevado que o outro, a atração gravitacional fará com que um dos níveis baixe e o outro se eleve, até que os dois níveis se igualem e a energia gravitacional fique nivelada.

Dessa maneira, Clausius afirmou que havia uma regra geral na natureza, segundo a qual as diferenças de concentrações de energia tendem a nivelar-se. Em outras palavras, “a entropia aumenta com o decorrer do tempo”.

O estudo do fluxo de energia de pontos de concentração mais elevada para outros de concentração mais baixa foi realizado mais a fundo com relação à energia sob a forma de calor. Por isso o estudo do fluxo de energia e das interconversões entre energia e trabalho veio a ser conhecido como “termodinâmica”, do grego “movimento de calor”.

Já havia sido estabelecido que a energia não poderia ser nem criada nem destruída. Essa é uma regra tão fundamental que é chamada de “primeira lei da termodinâmica”.

A sugestão de Clausius de que a entropia aumenta com o tempo parecia enunciar algo igualmente fundamental, e por isso é chamada de “segunda lei da termodinâmica”."

*Isaac Asimov foi escritor e bioquímico nascido na Russia.  Foi um dos maiores autores de Ficção Científica da História e um dos grandes nomes da divulgação científica de todos os tempos.

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Fonte: ASIMOV, Isaac. Asimov Explica. Trad. Edna Feldman. 3ª Edição. Rio de Janeiro: Francisco Alves. 1986. - Imagem: Pancho/Oredr4u/Reprodução