Por que meu quarto está sempre desarrumado?

O universo tem duas leis fundamentais. A primeira diz que a quantidade de matéria no universo é sempre a mesma. Não muda, é constante. É a primeira lei da termodinâmica. Ela é importante? E muito, só que vocês devem conhecê-la com um outro nome: é aquele velho princípio do Lavoisier. “Nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”.

A segunda lei da termodinâmica diz que nenhuma troca de energia é perfeita e sempre vai haver perda na transferência de energia de um elemento para outro. A energia se perde? Não, como vimos na primeira lei, a energia não se perde. Então como acontece essa perda? É uma perda de qualidade!

Ops, então quer dizer que energia tem qualidade? Exatamente, energia também tem qualidade. Existem energias que são mais úteis que outras. Energias com mais qualidade que outras. E como podemos medir a qualidade de uma energia? Pela sua capacidade de realizar trabalho. Bom… nesse momento eu realmente precisaria entrar na definição física de trabalho, que todo mundo já deve ter esquecido. Mas eu vou poupar vocês (e esse artigo que já está ficando teórico demais) da definição e vamos entrar direto na explicação.

Trabalho é a quantidade de energia gasta para tirar um sistema de seu estado inicial e levá-lo a um outro estado. Quando você aquece a água, esta levando ela do estado frio para o estado quente. Isso foi realização de trabalho. Um outro exemplo excelente para ilustrar trabalho e quantidade de energia é uma lâmpada incandescente. Quando acende uma lâmpada também está levando o filamento de tungstênio para um estado ativado, que emite radiação, fótons e calor.

A energia com menor qualidade é o calor, porque ele tem pouca capacidade de realizar trabalho. Energia elétrica e energia química são energias de alta qualidade. O calor só serve para gerar mais calor, para esquentar. Todas as outras coisas que precisamos fazer, como mover motores, precisam de energia com mais qualidade. Muitos motores são movidos a energia elétrica. Os motores biológicos do nosso corpo são movidos a energia química, armazenada nas ligações de fosfato da molécula de ATP.

Mas muitas vezes utilizamos energia de alta qualidade para realizar trabalho que poderia ser feito com energia de menor qualidade. Se você quer esquentar alguma coisa, deveria usar calor. Se usa energia elétrica (como em um forno, grill ou chuveiro elétrico) está desperdiçando energia.

Mas vamos voltar a 2 lei da termodinâmica. A energia pode ser armazenada e passar de sistema para outro. Transformamos a energia da água rio acima em energia elétrica quando ela passa pela turbina da hidroelétrica em direção rio abaixo. Essa energia elétrica é transportada e pode até ser armazenada em pilhas e baterias. Mas já que a transferência é imperfeita, sempre vai haver formação de calor e menos energia elétrica vai estar disponível.

Por isso, quando acontece uma reação, a quantidade de energia que é armazenada é sempre menor que a quantidade de energia que foi necessária para o armazenamento. Assim, quando essa energia armazenada é liberada, sempre vai ser liberada um pouco menos de energia do que estava armazenado. E assim por diante.

Estima-se que da luz do sol que chega a terra, apenas 1% é armazenado na forma de energia química pelas plantas. Muita dessa energia (luz), é verdade, é simplesmente refletida, mas outra parte, é perdida na forma de calor.

Para onde vai toda essa energia que é “perdida” e que vira calor? Para lugar nenhum, ela não se perde, fica por ai… dando bobeira pelo universo.

Isso tem algum significado especial? Sim, muito especial! Vamos lá, você já reparou que se seu quarto nunca se arruma sozinho, e se você deixar, ele vai ficando mais e mais bagunçado? Tenho certeza que sim. E quanto mais desorganizado, mais energia você vai ter de gastar para colocá-lo em ordem. Uau! Que frase linda.

E além de linda, te ensina mais física do que todo o seu curso do segundo grau: A organização e a ordem dependem de gasto de energia. Sem esse gasto… tudo vira desordem. O nome da desordem na física é Entropia! É essa energia que virou calor e anda por ai dando bobeira no universo.

A entropia tem muitas implicações no nosso cotidiano (como na história do quarto que não se arruma sozinho), mas a maior parte delas é técnica demais e vou ter que ir contando pra vocês aos poucos. Só que tem duas que eu posso adiantar: é por causa da entropia que o universo está em expansão. E é por causa dela também que nunca podemos reverter uma reação com a energia que foi gasta ou produzida pela reação.

E essa “irreversibilidade” tem um papel fundamental no tema do meu próximo texto: é por causa dela que o tempo passa!

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Discussão - 4 comentários

  1. Amaury_Tavares ® disse:

    ei.. axo seu bolg o maximo.. mto bom mesmo.. tenho seu blog como link .. faça o mesmo.. valew.. abraço..

  2. Sonia disse:

    Mauro,Por que meus elogios aos seus textos não são publicados??Cadê você? Tá precisando escrever mais.beijos,

  3. Anonymous disse:

    “Trabalho é a quantidade de energia gasta para tirar um sistema de seu estado inicial e levá-lo a um outro estado.”Não entendo bem disso, mas acho que está errado isso aí. Trabalho não É uma quantidade de energia, mas sim requer. Acho que trabalho é o evento qualquer que leva o sistema de um estado ao outro, e requer energia, obviamente. Mas daí ao trabalho ser simlpesmente energia, me parece uma supersimplificação. A “mesma” energia ou quantidade de energia pode ser, teoricamente, aplicada num trabalho ou em outro…sei lá.

  4. Mauro Rebelo disse:

    Caro anônimo, também não sou especialista, mas acho que está certo sim. Trabalho é uma medida de energia transferida (gasta para deslocar um objeto) quando da aplicação de uma força sobre este objeto. É justamente por isso pode pode ser uma medida de qualidade de energia. O evento que muda o estado do sistema é a Força, que de acordo com a sua potência (energia), resistência do corpo, etc, poderá ou não realizar trabalho. Dessa forma, há um erro na sua última frase, que seria “uma mesma energia pode REALIZAR um ou outro trabalho”Um abraço,

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