Question

7 - Embora possa parecer algo distante de nossas atividades cotidianas, a segunda
lei da termodinâmica está presente em várias máquinas que utilizamos. Pense em
uma freada brusca de uma bicicleta. Se você encostar a mão nos pneus próximos
ao chão, irá perceber que foi gerado calor através do atrito. Ou seja, você
transformou a energia mecânica de sua bicicleta em calor. Agora, será que é
possível utilizar este calor para colocar a bicicleta em movimento novamente?
A resposta é não, pois não é possível reverter esta transformação, assim como
ocorre nas máquinas térmicas, e isso é o que diz a 2a lei da termodinâmica. Você
conseguiria citar outras situações onde essa lei é empregada?​

Answer 1

Resposta:

Análise de máquinas térmicas, troca de calor entre dois corpos e direção do tempo.

Explicação:

A segunda lei da termodinâmica possui diversos enunciados, entretanto, podemos resumi-la em uma lei que estabelece que a entropia de um sistema termodinamicamente isolado sempre aumenta. Matematicamente:

$\Delta S_{universo}\geq0$

Essa é uma equação ímpar em toda a física pois é a única que fundamentalmente conhece a distinção entre passado e futuro, é ela que estabelece a "flecha do tempo".*

Deixando de lado a filosofia intrínseca nessa lei e partindo para o prático, temos que primeiramente entender o conceito de entropia. Entropia é uma grandeza física que indica o grau de desordem do sistema. Quanto mais opções de ordenação um sistema tiver, maior sua desordem, maior sua entropia.

A segunda lei da termodinâmica estabelece então que os fenômenos ocorrem em uma direção tal que a desorganização do universo aumente. Uma importante consequência desse fato é que não é possível construir máquinas térmicas que transformem todo calor recebido em trabalho. A partir desse conceito é possível determinar o rendimento máquina de uma máquina e por isso é de extrema importância na área de engenharia.

Outra situação prática em que essa lei é aplicada é na transferência de calor entre dois corpos. Em processos espontâneos, de acordo com a segunda lei, o calor deve fluir do corpo de maior temperatura para o de menor. Assim o corpo mais frio esquenta enquanto o mais quente esfria.

Essa seriam as principias situações onde a segunda lei da termodinâmica é aplicada, porém ainda é possível dar uma grande quantidade de exemplos específicos.

*Caso se interesse pelo assunto, recomendo-lhe o livro "A ordem do tempo" do físico Carlo Rovelli.