Entropia, da termodinâmica, ajuda a medir desordens e trocas de energia

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25/06/2019 Por
Entropia, da termodinâmica, ajuda a medir desordens e trocas de energia

Entropia define o grau de desordem e a troca de energia de um sistema

Entropia é um conceito abstrato que auxilia na medição da desordem de um sistema. Trata-se de uma importante medida utilizada, principalmente, na mecânica estática e na termodinâmica. Também está diretamente relacionada aos processos espontâneos que ocorrem na física ou na química.

Outros conceitos importantes envolvidos com a entropia são a aleatoriedade e a quantidade de configurações prováveis. Isto porque, quanto maior for a desordem encontrada em um sistema (entropia), maiores são as possibilidades de estados aleatórios.

Entropia

O que é entropia?

Entropia é a quantidade de energia perdida, geralmente sob a forma de calor, de modo natural e inevitável, em um sistema físico-químico. Além disso, pode ser interpretada também como uma medida do grau de desordem de um sistema. Como você pode observar, o conceito de entropia é simples.

Por exemplo, um prato que se quebra formará uma nova configuração de pedaços que, por sua vez, se formarão de maneira aleatória. Não é possível prever como estes novos “cacos” serão, uma vez que as possibilidades de formatos e tamanhos são gigantescas.

A palavra deriva do grego entropêe, que designa algo “em mudança”. Portanto, etimologicamente, a expressão já faz referência àquilo que muda de estado.

A Lei da Termodinâmica classifica que o tamanho da desordem existente em um sistema determina o tamanho da entropia. Assim, o grau de entropia será proporcional ao tamanho desta desordem.

Ou seja, quanto mais desorganizado estiver o sistema, maior será a entropia do mesmo.

Os processos de entropia também seguem as regras naturais, ocorrendo de maneira espontânea e não sendo possíveis de reversibilidade.

O cálculo para se medir este fenômeno é feito em kelvin (K). O resultado se dá pela divisão entre o total de calor transmitido em um processo isotérmico pela temperatura durante o acontecimento.

Do processo de entropia, também temos a medida de energia disponível. Isto porque a quantidade de energia diminuirá ou aumentará dependendo da variação do sistema. Ou seja, quanto maior a entropia, menor será a energia restante. O contrário também é verdadeiro: menos entropia significa mais energia disponível.

Entropia e equilíbrio térmico

A Segunda Lei da Termodinâmica também trata do conceito de entropia. Esta lei que estuda a conservação e a transferência de energia determina que o aumento da entropia aponta para a ordem natural que um estado tomará.

Desta forma, um processo físico ou químico pode ter determinado a sua condição de estado futuro dependendo da variação de entropia. Se o sistema está apresentando uma maior entropia, isto demonstra que ele deverá mudar seu estado nos próximos instantes.

Assim, podemos afirmar que mudanças em estados físicos (fusão, ebulição, vaporização, condensação, entre outros) são resultados de mudanças na entropia do sistema.

Por exemplo, ao esquentarmos ou fervermos uma pedra de gelo, agitaremos suas moléculas de tal maneira que a entropia do sistema aumentará, criando uma desordem que mudará o estado físico do elemento.

A entropia também auxilia no cálculo da energia, que foi convertida em calor durante processos de equilíbrio térmico. Este equilíbrio é obtido quando dois corpos em diferentes temperaturas trocam calor entre si.

Entropia

Em física, é importante saber esta medida para entendermos, por exemplo, o desempenho de uma máquina que utiliza calor. O rendimento deste tipo de equipamento dependerá da menor quantidade possível de calor dissipado.

Com base nesta observação, a indústria tem produzido máquinas térmicas que conseguem obter o máximo de eficiência gastando a menor quantidade possível de energia.

A Segunda Lei da Termodinâmica também determina como o calor é transferido entre dois corpos. A temperatura mais quente flui dos corpos mais quentes para aqueles que estiverem mais frios.

Isto garante que a entropia destes sistemas mude de maneira espontânea. Tal acontecimento se dá pela mesma forma que a água muda de estado naturalmente, na medida em que muda a entropia de suas moléculas, seja para o estado líquido, gasoso ou outro.

Entropia e entalpia

A entropia se associa a um conceito um pouco similar, e até complementar, que é a entalpia. Ela representa a energia interna que está armazenada em uma substância.

Estes dois conceitos (entropia e entalpia) se diferem na maneira que tratam a energia de um sistema. Enquanto a entalpia avalia a energia guardada que espera ser transformada quando for liberada, a entropia capta a energia desperdiçada, ou seja, aquela que não pode ser utilizada.

A entalpia também serve para medirmos a perda de calor de um sistema para outro. Se a medida percebida for de entalpia negativa, isto quer dizer que o sistema está perdendo calor para o corpo vizinho. Já o contrário, a entalpia positiva informa que o sistema está recebendo calor de outro corpo (sistema).

Entropia negativa

O conceito de entropia foi emprestado pelos estudiosos de administração para classificar o nível de organização ou desordem de uma empresa.

Assim, podemos verificar o grau de eficiência ou de problemas em uma gestão de acordo com o grau de entropia que é verificado em seus processos de produção, práticas administrativas e controle financeiro.

Desta forma, a entropia negativa em uma organização diz respeito ao fato da mesma estar atravessando um período de recuperação financeira, desordem administrativa ou até processo de falência/concordata.

Entropia

Entropia e biologia

A entropia também é utilizada para explicar o funcionamento do nosso organismo. Todo o funcionamento do nosso corpo depende de vários sistemas interdependentes que participam de vários processos em conjunto.

Na medida em que cada um destes sistemas vai envelhecendo, sua energia, funcionalidade e eficiência vão se alterando. Assim, a entropia de cada órgão e sistema vai se modificando ao longo do tempo, influenciando na saúde do organismo.

A entropia, ou desordem do sistema, explica o nosso envelhecimento.

Exemplo de entropia

Para compreendermos melhor como a entropia ocorre, podemos recorrer a exemplos simples. Eles demonstram como a desordem em um sistema altera seu estado e sua funcionalidade.

Por exemplo, um balão de festa, ao ser enchido além de sua capacidade, rompe o material do qual é feito, causando uma pequena explosão. Essa explosão primeiro expande e depois dissipa o ar/gás e calor contidos lá dentro. A partir disto, o balão tomará outra forma e não terá mais a mesma finalidade.

Da mesma forma, o desmatamento descontrolado pode causar sérios problemas aos diversos ecossistemas que dependem dele. Através de estratégias como a agrofloresta, é possível aliar produção com conservação ambiental.

A entropia pode ser utilizada com sucesso como um bom referencial para analisar agroecossistemas, discutindo valores energéticos que envolvem os fatores físicos da produção agrícola.

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