Considerações Sobre Irreversibilidade e Entropia

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Esta mensagem foi postada na Ciencialist

Mensagem 31
De: Neville
Para: ciencialist@egroups.com
Data: Quarta-Feira, 22 de Dezembro de 1999 01:38
Assunto: [ciencialist] entropia

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Joao Carlos Holland de Barcellos (mensagem 21) escreveu:

Por exemplo, duas garrafas unidas pelo gargalo: existe a probabilidade de todas as moléculas de gás irem para uma das garrafas (deixando a outra em vácuo) mas isso é bastante improvável (mas não impossível).

Assim, sistemas irreversíveis nao são irreversíveis (teoricamente) mas o tempo q esperaríamos para que voltassem a um estado anterior é enorme tornando-se (na prática) impossível (mas não na teoria).

Há alguns pontos importantes que não se pode perder de vista. Antes de tudo, a Termodinâmica é uma excelente ferramenta para cálculo, mas, pouco explica a natureza dos fenômenos fundamentais. Alem disso, as leis termodinâmicas, especialmente a 3a. (do aumento da entropia) são aplicáveis a sistemas macroscópicos em seu estado de maior probabilidade  (o que quase é uma tautologia). Isso implica em sistemas homogêneos ou que ao menos tenham "fases" (regiões limitadas por uma superfície) macroscopicamente homogêneas. Disso, imediatamente segue a necessidade do conceito de "equilíbrio" local, o qual, se realmente ocorresse a nivel microscópico, produziria um universo estático ou estagnado, ou talvez, no máximo, em "estado cristalizado". Alias, o critério para que um sistema (ou parte dele) seja considerado macroscopico é justamente esse - ele deve ser suficientemente grande para que a medição das suas propriedades não apresentem "oscilações" maiores que os erros de mediçao. Assim, o caso das garrafas acima fica prejudicado.

Por outro lado, o 3o. princípio (o do aumento da entropia)  é frequentemente "violado" a nível microscópico, (sínteses enzimáticas - clorofila, duplicação cromosssômica, seleção microbiológica na fermentação de açúcares L-D, seletividade de membranas celurares, absorções quânticas seletivas, etc. etc.)

Mesmo dentro da TPI (termod. de proc. irreversíveis) ocorreu uma polêmica (falsa, a meu ver) envolvendo dezenas de estudiosos e experimentadores, a qual durou mais de uma década. Começou com um artigo publicado por Beenson e Yostem, em 1927,  apontando a ocorrência de algumas reações químicas com diminuição intrínseca de entropia dentro de um sistema com reações simultâneas. Essa fenomenologia, que já fora observada por Rysselberg, foi chamada de Acoplamento Químico (AQ).

O conceito de entropia (que é uma propriedade de estado) é um tanto abstrato e está associado à idéia de que o sistema, quando perturbado, evolui para a situação de maior entropia, isto é, aquela em  que  é estatisticamente mais provável que ele seja observado (óbvio), probabilidade essa que seria um indicador da "desordem" do sistema.

Em geral, o equilíbrio de sistemas na Termodinâmica Química, é mais convenientemente estudado usando-se a função "energia livre" (introduzida por Gibbs). O conceito de que "um sistema evolui para um estado de menor energia livre", convenhamos, é bem mais deglutível; aliás, estatisticamente é até óbvio, pois a enegia livre é definida de forma semelhante a um "poço" de potencial.

Quando se raciocina a nível de interações elementares a termodinâmica perde o sentido;  falar de "temperatura" de um único átomo ou partícula ou então de uma massa gasosa muito rarefeita no espaço inter-estelar - seria apenas uma figura de linguagem para indicar a velocidade translacional ou talvez a quantidade de movimento das partículas ou ainda para estabelecer uma comparaçao com freqüências de onda emitidas.

Por outro lado, a entropia do universo parece que está aumentando com sua expansão (pelo menos localmente está); mas nada impede que possam existir vastas regiões em que o espaço se encontre em contraçao - tal como deve ocorrer próximo aos buracos negros. O resultado de um balanço global da entropia no universo talvez não faça qualquer sentido; assim, o uso da termodinâmica se limitaria a sistemas macroscópicos fechados, mas não muito extensos.

[s] \ neville