Entropia
Resumo
O episódio explora o conceito de entropia, uma grandeza fundamental da termodinâmica. Os participantes, todos do departamento de física, iniciam a discussão explicando que a entropia está associada à segunda lei da termodinâmica, que estabelece que, para sistemas isolados como o universo, a entropia sempre aumenta com o tempo. Isso implica que certos processos são irreversíveis, como uma vidraça quebrada não se recompor espontaneamente ou calor fluindo naturalmente de um corpo mais quente para um mais frio até o equilíbrio térmico.
A conversa avança para uma visão microscópica da entropia, relacionando-a ao número de maneiras (microestados) em que um sistema pode ser arranjado. É apresentada a analogia comum com “desordem”, mas com a ressalva de que é uma metáfora com limites, pois a entropia é uma quantidade bem definida para sistemas em equilíbrio termodinâmico, que envolvem um número enorme de partículas (da ordem do número de Avogadro, 10^23). Exemplos como a mistura de sorvete de chocolate com creme ou a distribuição de moedas em caixas ilustram essa ideia de contagem de possibilidades.
Um tópico central é o uso incorreto da segunda lei por criacionistas para argumentar contra a evolução biológica. Eles alegam que a evolução, ao gerar complexidade, aumentaria a ‘ordem’ e, portanto, diminuiria a entropia, violando a segunda lei. Os físicos refutam isso explicando que a Terra é um sistema aberto, que recebe energia do Sol. A diminuição local de entropia nos organismos vivos é mais do que compensada pelo enorme aumento de entropia gerado pelo fluxo de energia solar através do sistema, tornando a evolução perfeitamente consistente com as leis da termodinâmica.
O programa também aborda mal-entendidos comuns, como a ideia de que geladeiras ou ar-condicionados violariam a segunda lei. É esclarecido que esses dispositivos não são processos espontâneos; eles requerem um aporte externo de energia (elétrica) para funcionar, e mesmo em seu ciclo interno, o fluxo de calor sempre ocorre do mais quente para o mais frio. A discussão sobre máquinas de moto perpétuo, que supostamente violariam a primeira ou segunda lei, é mencionada como um exemplo histórico do fascínio e dos equívocos em torno desses conceitos.
Nas considerações finais, os participantes reforçam que a segunda lei da termodinâmica é uma lei estatística válida para sistemas macroscópicos em equilíbrio ou evoluindo para ele, e que não entra em conflito com a existência da vida ou da evolução. Eles encerram com citações humorísticas, lembrando que, como disse Von Neumann, ninguém sabe exatamente o que é entropia, o que pode ser uma vantagem em debates.
Indicações
Pessoas
- Von Neumann — Matemático citado por sua frase: ‘ninguém sabe exatamente o que é entropia, o que te dá uma grande vantagem em um debate’.
- Homer Simpson — Citado em uma piada onde ele diz ‘nesta casa nós obedecemos as leis da termodinâmica’, em referência a uma máquina de moto perpétuo construída por Lisa.
Sites
- fronteirasdaciencia.urgs.br — Site do programa Fronteiras da Ciência, onde os ouvintes podem encontrar material de aprofundamento sobre os temas discutidos, incluindo referências sobre a estimativa da variação de entropia na evolução.
Linha do Tempo
- 00:00:19 — Introdução ao tema da entropia — O apresentador Marco e Jaque introduz o tema do programa: a entropia. Ele explica que é uma grandeza pouco abordada no ensino médio, relacionada à termodinâmica, e que sua lei fundamental diz que ela sempre deve crescer com o tempo no universo. As consequências disso impedem que certos fenômenos, como uma vidraça quebrada se recompor, ocorram na natureza.
- 00:01:38 — Exemplo da irreversibilidade: a vidraça quebrada — A professora Rita de Almeida dá um exemplo intuitivo para explicar a seta do tempo associada à entropia. Ela compara um filme de uma bola de tênis quicando (reversível no tempo) com um de uma vidraça quebrando (irreversível). A impossibilidade de vermos as peças se juntarem espontaneamente ilustra processos que a segunda lei da termodinâmica proíbe.
- 00:03:44 — Esclarecimento sobre sistemas fechados e equilíbrio — Os participantes corrigem e refinam o enunciado da lei. Explicam que a entropia de um sistema fechado só cresce se ele não estiver em equilíbrio. Para um sistema em equilíbrio, a entropia é fixa e máxima. Definir equilíbrio como o estado de entropia máxima é uma das abordagens da termodinâmica.
- 00:06:41 — Exemplo do fluxo de calor e processos espontâneos — Jeffrey Sorazo dá um exemplo clássico da segunda lei: dois objetos a temperaturas diferentes, quando postos em contato, terão um fluxo espontâneo de calor do mais quente para o mais frio até atingirem a mesma temperatura. O processo inverso (um ficar mais quente e o outro mais frio espontaneamente) não ocorre. Isso define a direção dos processos naturais.
- 00:08:35 — Geladeiras e ar-condicionados não violam a segunda lei — Surge a questão sobre geladeiras e ar-condicionados, que parecem transferir calor do frio para o quente. Os físicos explicam que esses não são processos espontâneos; eles requerem um aporte externo de energia (elétrica). Em qualquer parte do ciclo interno dessas máquinas, o fluxo de calor momentâneo sempre vai do mais quente para o mais frio.
- 00:10:35 — Visão microscópica: entropia como contagem de possibilidades — Rita de Almeida introduz a visão microscópica da entropia, ligando-a ao número de maneiras (microestados) em que um sistema pode estar. Usa o exemplo de um pingo de tinta em um copo d’água: há muito mais arranjos possíveis quando a tinta está misturada (alta entropia) do que quando está concentrada em um ponto (baixa entropia). Isso se relaciona com o conhecimento ou incerteza sobre o estado do sistema.
- 00:11:58 — Analogia das moedas para entender a entropia — É apresentada a analogia das moedas e caixas para visualizar a entropia. Com muitas moedas, existem muito mais maneiras de distribuí-las igualmente entre duas caixas do que de colocá-las quase todas em uma só. A entropia é uma medida dessas possibilidades. Ressalta-se que a analogia com ‘desordem’ é útil mas limitada e não deve ser aplicada literalmente a cenários como um quarto bagunçado.
- 00:14:41 — Entropia como celebridade: moto perpétuo e criacionismo — O apresentador comenta que a entropia é uma ‘celebridade’ que aparece em contextos como as tentativas históricas de criar máquinas de moto perpétuo (que violariam a primeira ou segunda lei) e, mais modernamente, no debate entre evolução e criacionismo. Criacionistas argumentam que a evolução violaria a segunda lei ao aumentar a ‘ordem’.
- 00:16:25 — Refutação do argumento criacionista — Os participantes refutam detalhadamente o argumento criacionista. Primeiro, apontam o erro biológico: a evolução não busca maior complexidade, mas melhor adaptação. Segundo, e mais crucial, explicam que a Terra é um sistema aberto que recebe energia do Sol. A diminuição local de entropia nos seres vivos é amplamente superada pelo enorme aumento de entropia gerado pelo fluxo de energia solar, tornando a evolução perfeitamente compatível com a segunda lei.
- 00:22:19 — Exemplos que desafiam a intuição: água e óleo, congelamento — São dados exemplos que parecem contradizer a noção leiga de ‘desordem’. A separação espontânea de água e óleo ou a formação de gelo (um sólido ordenado) a partir de água líquida podem parecer um aumento de ordem, mas em ambos os casos a entropia total do sistema (incluindo as trocas com o ambiente) aumenta. Isso reforça que a analogia com ordem/desordem visual é falha e que a entropia é um conceito preciso e contável.
- 00:28:04 — Considerações finais e escopo da segunda lei — Na conclusão, os participantes reiteram que a evolução e a vida não violam a segunda lei. Discutem que a termodinâmica e a segunda lei se aplicam estritamente a sistemas macroscópicos em ou próximos ao equilíbrio. Para sistemas muito pequenos (como uma única molécula), flutuações podem parecer violar a lei, mas em escala macroscópica ela é uma das leis mais bem fundamentadas da física. O episódio encerra com citações humorísticas sobre entropia.
Dados do Episódio
- Podcast: Fronteiras da Ciência
- Autor: Fronteiras da Ciência/IF-UFRGS
- Categoria: Science
- Publicado: 2011-05-16T14:00:05Z
Referências
- URL PocketCasts: https://pocketcasts.com/podcast/fronteiras-da-ci%C3%AAncia/fb4669d0-4a98-012e-1aa8-00163e1b201c/entropia/b57e3550-622f-012e-27f8-00163e1b201c
- UUID Episódio: b57e3550-622f-012e-27f8-00163e1b201c
Dados do Podcast
- Nome: Fronteiras da Ciência
- Site: http://frontdaciencia.ufrgs.br
- UUID: fb4669d0-4a98-012e-1aa8-00163e1b201c
Transcrição
[00:00:00] Este é o programa Fronteiras da Ciência, da rádio da Universidade, onde discutiremos
[00:00:11] os limites entre o que é ciência e o que é lito.
[00:00:16] O tema do programa de hoje é a entropia.
[00:00:19] Hoje com a gente aqui estão, todo mundo é do departamento de física, professora Rita
[00:00:24] de Almei, professor Ian Levine, professor Jeffrey Sorazo e eu, Marco e Jaque.
[00:00:29] A física tem uma série de leis, são leis bastante gerais, como os que nos dizem como
[00:00:36] é que os sistemas da natureza devem funcionar.
[00:00:39] Dentro dessas leis existem quantidades, grandezas, importantes, algumas delas conservam, por
[00:00:46] exemplo, a energia e hoje a gente vai falar numa quantidade que é um pouquinho, que
[00:00:51] é difícil a gente, pessoas que não estão fazendo carreiras mais técnicas em ciências
[00:00:57] exatas, entrar em contato com essa grandeza, porque ela é raramente adada no segundo grau,
[00:01:03] imagina, e a gente só vê isso no ensino universitário, que é a entropia.
[00:01:08] A entropia está relacionada com uma teoria, que é a teoria da termodinâmica e ela é
[00:01:12] uma quantidade interessante, porque ela é uma quantidade que existe, depois vai ser
[00:01:16] comentado pelos nossos convidados, a lei sobre essa quantidade é que ela nunca deve permanecer
[00:01:23] igual, ela deve sempre crescer com o tempo.
[00:01:26] As consequências desse crescimento dela são tais que alguns fenômenos que a gente imagina
[00:01:31] que poderiam ser possíveis, não são na natureza.
[00:01:34] Vou começar então perguntando para a Rita se ela pode falar um pouco da entropia.
[00:01:38] Eu acho que além da teoria, toda a teoria física, ela é proposta para explicar ou
[00:01:45] para descrever algumas observações que são do mundo natural, então eu acho que a primeira
[00:01:52] coisa que a gente pode ver que a entropia pretende explicar é que se eu fizer um filme
[00:02:00] sobre uma bola de tênis jogada contra uma vidraça e que essa vidraça é quebrada,
[00:02:06] eu passando esse filme no sentido correto ou passando esse filme ao contrário, eu perfeitamente
[00:02:13] consigo ver qual é o contrário desse filme.
[00:02:18] Se tivesse só a bola picando, não poderia dizer.
[00:02:20] Se eu tivesse só a bola jogada, ela poderia ter postado ao contrário, ela faz o caminho
[00:02:25] inverso e a gente não nota a diferença.
[00:02:29] Seria perfeitamente natural.
[00:02:31] Então o fato de quebrar quando quebra e quando eu faço todas as pedacinhas se juntar, porque
[00:02:36] eu estou passando ao reverso, eu estou mostrando que alguns sistemas que a gente sabe que não
[00:02:41] acontecem, alguns fenômenos que a gente sabe que não acontecem.
[00:02:45] Por exemplo, uma vidraça se unir de volta.
[00:02:48] Ou por exemplo, eu sacudir as peças de um avião e ele de repente se montar como se fosse
[00:02:56] um avião.
[00:02:57] É interessante que o enunciado da segunda lei, ele é diferente das leis mais usuais
[00:03:03] que a gente vê em física, como a segunda lei de Newton, que é o FGOMA.
[00:03:08] É, dá uma formulinha com uma igualdade.
[00:03:10] É, a segunda lei nos diz coisas que não podem acontecer.
[00:03:15] Ela tem um caráter distinto das outras leis, mas nem por isso ela tem um status menor,
[00:03:22] talvez ela seja o princípio mais bem fundamentado.
[00:03:25] Na energia também a gente sabe que algumas coisas não podem violar com a situação
[00:03:31] de inerência.
[00:03:32] Mas você enuncia que a energia se conserva, você diz que é uma afirmação, não é
[00:03:36] uma negação.
[00:03:37] Bom, mas entropia, só para corrigir uma coisa que foi falado, a entropia de um sistema
[00:03:44] que está fechada não vai crescer, só sistemas que estão abertos.
[00:03:48] Ah, sim, então eu fiz um enunciado um pouco superficial e aí vocês teriam que trabalhar
[00:03:55] um pouco mais isso.
[00:03:56] Claro, eu me referi à entropia do universo.
[00:03:58] Não, mas a entropia do universo, que é um sistema fechado, sempre está crescendo,
[00:04:03] porque ele não está no equilíbrio.
[00:04:04] Mas se o sistema está no equilíbrio, a entropia é fixa para um sistema que já atendia o
[00:04:09] equilíbrio.
[00:04:11] Uma das maneiras de a gente definir um equilíbrio é dizer que a entropia chegou ao seu máximo.
[00:04:16] Certo.
[00:04:17] Sim, não existe mais produção de entropia.
[00:04:19] Sim, agora eu acho que o Vítor queria ouvir alguma coisa mais prática da entropia também.
[00:04:24] Talvez a gente deveria falar que entropia, na realidade, ela é só definida para estados
[00:04:30] que já estão no equilíbrio, estados que estão fora de equilíbrio, estados que enquanto
[00:04:34] o sistema está evoluindo, a gente nem pode definir o que é entropia, a gente só sabe
[00:04:40] que tem estado inicial, que ele tem uma quantidade de entropia.
[00:04:44] Não, mas tem dois sistemas em equilíbrio e depois tu junta eles, chegam no equilíbrio
[00:04:50] e a gente sabe que a entropia deste sistema vai ser maior do que o processo que está
[00:04:56] fora de equilíbrio, a gente não sabe.
[00:04:59] E tem vários sistemas interessantes que nunca chegam no estado de equilíbrio, mas a entropia
[00:05:08] chega num estado estacionário, mas não é estado de equilíbrio.
[00:05:12] Quer dizer, a entropia fica num estado menor do que o máximo e não sai dali.
[00:05:17] Sim.
[00:05:18] Mas, em todo caso, é uma coisa que eu acho que vale a pena dizer que a entropia é uma
[00:05:22] coisa muito bem definida, para sistemas em equilíbrio ela é muito bem definida e as
[00:05:27] leis que dizem respeito à entropia são leis bem definidas, elas não são alguma coisa
[00:05:34] ou que eu possa mudar, subjetiva, que eu possa mudar a entropia.
[00:05:38] Não, mas é algo vago, a gente pode anunciar precisamente.
[00:05:41] É, mas está parecendo vago.
[00:05:42] O Jefferson falou que a segunda lei da termodinâmica, ela diz que algumas coisas não devem acontecer.
[00:05:51] Quais são essas coisas?
[00:05:52] Alguém poderia me dizer assim?
[00:05:54] Fora essa…
[00:05:55] Da vidraça.
[00:05:56] Da vidraça e diz quebrar, eu já ouvi falar, tu pega sorvete de chocolate com sorvete
[00:06:01] de creme, pega uma colher e mistura, tu pode, com a mesma colher, desmisturar o sorvete
[00:06:07] de chocolate depois que tu misturou?
[00:06:09] Não, tu diz assim, bom, isso é claramente um problema.
[00:06:13] Mas esse é um exemplo muito complicado, porque o que tu tem que ter em alguns processos que
[00:06:20] são quase, no nível microscópico, são irreversíveis, por exemplo, se tu pega dois
[00:06:25] fluidos que são muito viscosos, tu pode misturar eles e depois tu desmistura e eles voltam
[00:06:31] exatamente para me assustar.
[00:06:32] Não, não, mas o meu sorvete de creme com chocolate, duvido que consiga fazer isso.
[00:06:36] Então vamos pegar um exemplo mais simples, se tu pegar dois objetos a temperaturas diferentes,
[00:06:41] se tu colocar esses dois objetos em contato, tu vai ter um fluxo de energia do que está
[00:06:45] a temperatura mais alta, na direção do que está a temperatura mais baixa, até que esses
[00:06:50] dois corpos atinjam o equilíbrio, que significa que os dois têm a mesma temperatura.
[00:06:56] Essa é a sequência natural dos fatos, então uma maneira de enunciar a segunda lei é dizer
[00:07:00] que o contrário não vai acontecer, espontaneamente, se pegar dois objetos a mesma temperatura,
[00:07:09] não vai passar energia de um para o outro, até que eles fiquem macroscópicos, sem se
[00:07:15] termodinâmica só funcionam para sistemas grandes.
[00:07:16] Quando o Ian fala em macroscópio, ele está se referindo a objetos que têm muitos átomos,
[00:07:22] muitos átomos, muitas moléculas.
[00:07:23] Tanto que é importante se alentar isso, que a gente define como segunda lei de termodinâmica
[00:07:29] este coisa que entropia, tem que crescer, isso só válido para sistemas grandes que
[00:07:34] têm muitos partículas, é uma lei estocástica.
[00:07:37] Quando a gente diz sistema termodinâmico, significa que é muito grande, de muitos partículas.
[00:07:42] Quando se refere em grande, na verdade, não é grande em relação a nós, é grande em
[00:07:47] relação às moléculas e átomos, ou seja, coisas que estão no nosso tamanho natural.
[00:07:52] Se eu tenho 10 partículas, eu não consigo definir processos.
[00:07:55] Mas os objetos do dia a dia são todos objetos grandes nesse sentido termodinâmico.
[00:08:00] E grande significa um número muito grande, inimaginavelmente grande, que a gente tem
[00:08:05] que representar da ordem de 10 na 23, que significa 1 seguido de 23 zeros.
[00:08:12] Isso, está o número de avogado.
[00:08:14] O número de avogado, então tem que estar alguma coisa parecida com esse tamanho, isso
[00:08:19] é uma coisa grande.
[00:08:20] Jefferson estava falando de corpos a temperaturas diferentes, que a gente une eles e a segunda
[00:08:26] lei da termodinâmica vai nos dizer que o que vai acontecer é que o mais frio vai esquentar,
[00:08:31] o mais quente vai esfriar até os dois ficarem a mesma temperatura.
[00:08:33] E a geladeira?
[00:08:35] E o ar-condicionado?
[00:08:36] E o ar-condicionado.
[00:08:37] Não, por isso que a gente, quando comentou, falou que eles espontaneamente não fariam
[00:08:42] esse processo.
[00:08:43] Mas o ar-condicionado eu espontaneamente ligo ele e ele espontaneamente…
[00:08:48] Não, não é o espontâneo não, tu ligou na tomada.
[00:08:50] Eu estou brincando, ouvintes.
[00:08:52] Se eu pegar uma geladeira desligada, ela nunca vai formar gelo, esse significa o espontâneo.
[00:08:58] No momento que eu permitir que entre energia externa no sistema, eu posso ter o processo.
[00:09:04] E eu gostaria de dizer que no ciclo da geladeira, sempre tem alguma coisa numa temperatura
[00:09:11] e outra coisa na temperatura grudados, deixando passar esse fluxo de calor.
[00:09:16] Esse fluxo de calor espontâneo sempre vai do mais quente para o mais frio, nunca, nunca
[00:09:22] do mais frio para o mais quente, nunca.
[00:09:24] Quer dizer, os processos internos da geladeira vão ter fluxos e são todos os naturais?
[00:09:30] Quer dizer, para eu conseguir gelar o meu interior, eu preciso ter um gás que está
[00:09:37] numa temperatura mais fria que o interior da geladeira, senão não vai passar.
[00:09:42] Então vocês podem me dizer que esse desequilíbrio não natural, entre aspas, que acontece na
[00:09:46] geladeira e no ar-condicionado é culpa da energia elétrica que está entrando nas
[00:09:50] máquinas.
[00:09:51] Claro, porque eu vou precisar de alguma maneira resfriar esse gás que está na geladeira
[00:09:57] ou no ar-condicionado e eu faço isso trocando o volume disponível para um mecanico e para
[00:10:04] isso eu gasto energia elétrica.
[00:10:05] Esfria mecanicamente.
[00:10:06] Esfria mecanicamente.
[00:10:07] Tudo que a gente está falando até agora de entropia, a gente sempre está falando
[00:10:11] a visão macroscópica associada com máquinas, geladeiras, etc.
[00:10:16] Até porque a origem da termodinâmica veio junto com a revolução industrial, onde as
[00:10:21] pessoas estavam preocupadas em otimizar máquinas, aumentar rendimento, etc.
[00:10:26] Mas a gente pode dar também para a entropia uma visão mais intuitiva, mais microscópica.
[00:10:31] Rita, eu não sei se você queria dar o exemplo das moedas que a gente estava conversando
[00:10:34] antes.
[00:10:35] É, eu acho que talvez um bom exemplo das moedas, quer dizer, a entropia, ela de alguma
[00:10:39] maneira pode ser ligada com tudo, entre tudo aquilo que pode acontecer com o sistema, quais
[00:10:47] aquilo que aquele sistema pode estar.
[00:10:50] Por exemplo, se eu tomar um pingo de tinta dentro de um copo d’água, esse pingo de
[00:10:56] tinta pode estar ou completamente localizado no pingo de tinta ou completamente misturado
[00:11:05] no teu copo d’água.
[00:11:06] Tem muitos, muitos, muitos mais estados que ele pode estar misturado, porque eu troco
[00:11:11] de lugar os pontos onde estão as moléculas da tinta, do que se ele estiver concentrado.
[00:11:17] Porque eu não sei onde estão as, porque tem muito mais desconhecimento do estado quando
[00:11:24] a tinta está misturada, eu sei que esse sistema pode estar num estado de entropia maior.
[00:11:30] Então a entropia pode estar ligada com o conhecimento que a gente pode ter do sistema.
[00:11:36] Esse é o programa Fronteiras da Ciência, hoje a gente está discutindo sobre a entropia
[00:11:40] e o nosso site é o frontedasciência.urgs.br e no site a gente sempre coloca um material
[00:11:48] para o ouvinte poder se aprofundar mais sobre esses temas que a gente está discutindo aqui.
[00:11:54] Deixa eu dar um exemplo talvez um pouco mais simples, imagine que vocês tenham duas caixas
[00:11:58] e uma moeda, você só tem duas maneiras de colocar essa moeda, ou na primeira caixa
[00:12:03] ou na segunda.
[00:12:04] Agora imagine que vocês tenham um carrinho de mão cheio de moedas, vocês podem botar
[00:12:09] uma moeda na primeira caixa, todas as outras na segunda caixa, ou podem botar duas na primeira, etc.
[00:12:15] Existem, esquecendo o fato de que as moedas podem ser todas iguais.
[00:12:20] Não, mas isso aí funciona bem se as moedas forem diferentes uma da outra, né?
[00:12:24] Mas isso já é um detalhe, né?
[00:12:29] Então eu tenho muitas maneiras de distribuir essas moedas quando eu tenho metade e metade,
[00:12:36] porque eu tenho poucas maneiras de colocar uma moeda numa caixa e todas as outras na
[00:12:41] segunda caixa, né?
[00:12:43] Mas eu tenho muito mais maneiras de fazer essa distribuição se eu botar metade numa
[00:12:47] e metade noutra.
[00:12:48] A entropia vai ser uma medida das possibilidades que eu tenho, né?
[00:12:53] Considerando que a moeda é 1, a moeda é 2, a moeda é 3, as moedas têm que ser diferentes,
[00:12:57] é verdade?
[00:12:58] Sim.
[00:12:59] É só para passar uma ideia intuitiva de como é a origem microscópica do conceito de entropia,
[00:13:08] que às vezes as pessoas usam a metáfora, a analogia, com desordem, né?
[00:13:15] Que a entropia é uma medida da desordem do sistema, desordem nesse sentido de quantas
[00:13:21] maneiras eu posso arranjar as coisas.
[00:13:24] Eu não posso chegar e dizer, quando eu chego no quarto do meu filho, todo bagunçado, dizer
[00:13:28] que a entropia desse quarto está grande.
[00:13:31] É, todo mundo fala isso, né, entropia grande.
[00:13:33] Fala, mas não é correto, porque a gente não fala, a entropia a gente não associa
[00:13:37] com uma foto.
[00:13:38] É, mas o certo seria dizer, esse estado que eu achei o quarto é condizente com o estado
[00:13:43] de entropia maior.
[00:13:44] Não, esse quarto ele tem uma entropia alta porque existem o número de maneiras que eu
[00:13:48] tenho de bagunçar as coisas ali dentro é muito grande.
[00:13:51] E é muito maior do que o número que tu tem de deixá-las tudo em ordem.
[00:13:55] Se eu pegar um quarto vazio com uma cadeira, eu tenho muito menos maneiras de colocar essa
[00:14:07] cadeira do que se eu pegar um quarto realmente ocupado com livros e brinquedos.
[00:14:13] Eu tenho muito mais possibilidades, muito mais maneiras de deixá-lo bagunçado do que
[00:14:18] só com uma cadeira.
[00:14:19] Então, esse quarto tem uma entropia bem maior.
[00:14:22] Mas é importante dizer que a entropia, como o desorden, é uma metáfora, é uma analogia,
[00:14:27] tem seus limites, tem seus problemas, né?
[00:14:30] Ah não, pois é, aí eu vou entrar na parte interessante do programa.
[00:14:34] Porque a entropia ela é uma, essa quantidade, ela é uma celebridade também, hoje em dia
[00:14:41] na internet a entropia aparece em vários contextos interessantes.
[00:14:45] Um dos contextos, um contexto mais antigo é que as pessoas perseguiam muito no século
[00:14:51] 19, começo do século 20, era o tal do moto perpétuo.
[00:14:56] O moto perpétuo era uma máquina que podia tirar, extrair energia do mundo, né?
[00:15:05] Por exemplo, a gente está, por exemplo, hoje está 34 graus aqui em Porto Alegre, então
[00:15:11] tem uma energia na atmosfera, 34 graus, e eu poderia extrair essa energia esfriando a
[00:15:17] atmosfera e transformar isso em trabalho mecânico.
[00:15:21] Mas a segunda lei da termodinâmica diz não, não pode porque isso diminui a entropia.
[00:15:26] Então isso, a questão da entropia foi bem interessante, foi discutida nesse sentido,
[00:15:31] porque tem volta e meia na internet a gente acha uma máquina, um moto perpétuo, onde
[00:15:36] o cara prova que a entropia, que a segunda lei está errada e que a entropia pode diminuir
[00:15:40] e que ele construiu a tal da máquina perpétua.
[00:15:42] Esse é um tipo de máquina, porque a definição, você poderia definir essas máquinas como
[00:15:48] sendo aquelas máquinas imaginárias que violam ou a primeira ou a segunda lei da termodinâmica.
[00:15:54] Mas essa é a mais interessante, porque aparentemente as pessoas tendem a aceitar mais a conservação
[00:15:59] da energia.
[00:16:00] Não, mas historicamente apareceram primeiro as que violavam a primeira lei, e depois as
[00:16:06] pessoas aos poucos foram aceitando que tudo bem, a energia se conserva e foram achando
[00:16:10] maneiras mais sutis de violar.
[00:16:12] Sim, bom, mas isso era uma, eu estava falando que a entropia é celebridade por causa disso,
[00:16:16] Agora, mais modernamente a entropia virou, a segunda lei virou celebridade no sentido
[00:16:23] da teoria da evolução.
[00:16:25] Existem grupos que negam a possibilidade de evolução e aí eles basicamente afirmam
[00:16:35] que a evolução não acontece, não aconteceu, por exemplo, porque viola a segunda lei da
[00:16:40] termodinâmica.
[00:16:42] Esse argumento é muito parecido de dizer que uma geladeira ou um ar-condicionado não
[00:16:46] podem existir porque eles violam a segunda lei da termodinâmica.
[00:16:51] Ah, pois é, mas a gente tinha discutido antes que a geladeira não é um processo espontâneo.
[00:16:59] Então.
[00:17:00] E aí a pessoa podia dizer, não, não, mas a…
[00:17:02] Enuncia o argumento que o usado…
[00:17:04] Não, enuncia tudo, sabe mais.
[00:17:07] Não, o argumento frequentemente usado pelos criacionistas ele está baseado…
[00:17:11] Pelos criacionistas.
[00:17:12] É, pelos criacionistas.
[00:17:13] Ele é baseado também num entendimento errado da evolução.
[00:17:18] Errado, da evolução e da entropia.
[00:17:20] Bom, mas é mais básico.
[00:17:23] Então, o argumento vai assim, a evolução ela age no sentido de gerar espécies, animais,
[00:17:34] etc., cada vez mais complexos.
[00:17:37] Ou seja, ela está aumentando a ordem quando a gente sabe, aspas, que a entropia, a segunda
[00:17:46] lei da termodinâmica, diz que a desordem sempre aumenta.
[00:17:49] Bom, para começar, eles têm um erro básico de biologia que a evolução não diz isso.
[00:17:55] A evolução não diz que a seleção natural gera espécies mais complexas, mais ordenadas
[00:18:02] ou mais homogêneas.
[00:18:04] Sim, mas ela não diz mais…
[00:18:06] A evolução diz que tu vai gerar espécies mais adaptadas.
[00:18:11] Se tu pegar uma espécie que vive dentro de uma caverna no escuro, tu vai gerar espécies
[00:18:16] cada vez mais simples, mas mais adaptadas àquele ambiente.
[00:18:19] Sim, mas de qualquer maneira isso não quer dizer que não houve um aumento de complexidade.
[00:18:23] É, exatamente.
[00:18:24] Eu acho que isso é meio burocratizar a discussão.
[00:18:27] Mas o argumento ele usa esses termos que são metafóricos, colocando ônus na segunda lei.
[00:18:36] Bom, sem falar no entendimento completamente errado da segunda lei.
[00:18:41] Eu acho que é uma coisa parecida com a geladeira, quer dizer, nunca durante a geladeira, nunca
[00:18:46] em qualquer ciclo da geladeira passa calor do mais frio para o mais quente, sempre passa
[00:18:52] calor do mais quente para o mais frio.
[00:18:55] Em qualquer ciclo do gás sofrido lá dentro da geladeira.
[00:18:58] Da mesma maneira, nunca um sistema isolado, em qualquer parte da evolução, diminuiu
[00:19:07] a sua entropia.
[00:19:08] O problema é que essa redução de entropia que eventualmente um ser vivo, quando está
[00:19:17] crescendo, tem é porque não é um sistema isolado.
[00:19:22] A gente usa a energia do meio ambiente e devolve energia para o meio ambiente.
[00:19:26] Se vocês pedirem um café expresso e ficarem olhando para ele, ele vai diminuir a temperatura,
[00:19:32] vai diminuir a entropia também.
[00:19:34] Claro, mas o sistema todo…
[00:19:37] Esse calor que sai do café está indo para algum lugar.
[00:19:42] Então, a resposta para cristianistas é que a energia que a gente está recebendo do sol
[00:19:51] está sendo usada pelo organismo, para a organização, para a diminuição de entropia.
[00:19:57] Deles, dos organos.
[00:19:58] Deles, porque o sistema é aberto.
[00:20:00] Terra é um sistema aberto.
[00:20:02] Se fosse no vácuo, depois de algum tempo, a gente sabe que é estado de equilíbrio e
[00:20:08] morte.
[00:20:09] A gente ia acabar com um monte de seres mortos.
[00:20:12] É o que aconteceria se o sol despegasse.
[00:20:15] E que eventualmente vai tudo se misturar.
[00:20:19] Você pode estimar essas contribuições.
[00:20:22] A gente tem a energia vindo do sol, aumentando a entropia do sistema.
[00:20:28] A gente tem processos evolutivos.
[00:20:31] Tem o calor da Terra também.
[00:20:33] Tem o calor, vários processos que ocorrem internamente na Terra.
[00:20:38] Então, você pode estimar a variação de entropia gerada por um processo evolutivo.
[00:20:46] Inclusive, nas notas que a gente vai colocar na página, a gente vai dar essas referências.
[00:20:50] A gente pode estimar e a variação de entropia provocada pela evolução é absolutamente
[00:20:57] desprezível comparada com a variação que vai ser provocada pelo fluxo de energia do
[00:21:04] sol.
[00:21:05] São ordens e ordens de grandeza.
[00:21:06] Quer dizer que a grande parte da energia do sol não está sendo usada para aumentar
[00:21:09] a complexidade da Terra.
[00:21:11] Grande parte da energia do sol.
[00:21:14] Ou seja, o fato de ter uma energia bem concentradinha no sol e que, eventualmente, ela é irradiada
[00:21:21] do sol e absorvida por outra parte longe dele, aumenta a bagunça no sentido de que nem toda
[00:21:30] a energia fica no mesmo ponto.
[00:21:32] Então, isso aumenta a entropia.
[00:21:34] Isso é um problema que pessoas muitas vezes têm e não entendem o que é que, segundo
[00:21:39] a lei.
[00:21:41] O que as pessoas usam é que tu pega a água e o óleo, tu mistura elas, depois de algum
[00:21:47] tempo eles vão separar em dois.
[00:21:49] Então, aí a gente tem separação.
[00:21:51] O sistema ficou mais organizado.
[00:21:53] Em vez de ter gotinhas de óleo dentro de água, a gente acaba com a água por baixo e o óleo
[00:22:00] por cima.
[00:22:01] Mas isso, de novo, isso acontece porque o sistema não está fechado.
[00:22:04] No que está acontecendo, a gente está em contato com um reservatório térmico que
[00:22:09] está passando calor para esse sistema.
[00:22:13] Outro exemplo, tu pega a água no estado líquido, tem um sistema homogêneo, aí tu congela
[00:22:19] essa água.
[00:22:20] Quando formou gelo, tu também tem um sistema homogêneo, mas no meio do caminho, quando
[00:22:24] chegou numa temperatura de fusão, o sistema tem pedaços do sistema onde tem gelo, outros
[00:22:31] pedaços tem água e eles estão todos misturados.
[00:22:34] Então, se a gente diz, ah, a desordem, esse estado aqui parece mais desordenado porque
[00:22:41] ele não é homogêneo, mas se a gente for calcular, medir a entropia, em todo esse processo,
[00:22:47] quando começa lá na fase líquida, o homogêneo passa por esse estado não homogêneo de mistura
[00:22:52] e vai por gelo homogêneo, a entropia está sempre diminuindo.
[00:22:57] Basar os nossos argumentos nessas analogias, nessas metáforas de ordem aumenta, diminui,
[00:23:05] é complicado, a gente pode ser elevado a erros.
[00:23:08] Principalmente porque ordem, o leigo sempre vai tentar ver a ordem superficial.
[00:23:13] Muitas vezes a gente não vê o que é ordem muitas vezes.
[00:23:18] É um conceito vago.
[00:23:19] E muitas vezes não.
[00:23:20] A entropia, é claro.
[00:23:24] Eu acho a ordem correta, eu não acho que pensar em ordem seja errado.
[00:23:29] Mas é que achar que a ordem, a primeira coisa que tu vê é o superficial ou é errado?
[00:23:34] Claro, esquece que temperatura é a distribuição de energia entre a vibração das moléculas,
[00:23:41] que são da ordem de 10 a 23, são muito mais.
[00:23:45] Então, quando eu passo energia sob a forma de calor e aumento a entropia, aumento a temperatura
[00:23:52] no sistema, eu aumento o número de lugares de possibilidades onde essa energia pode estar
[00:23:58] armazenada.
[00:23:59] Então, eu diminuo a minha certeza de onde é que está a energia.
[00:24:04] O conceito de ordem é sempre correto.
[00:24:09] A questão é que popularmente a pessoa entende o conceito de ordem como aquela coisa que
[00:24:14] ele percebe como ordem.
[00:24:18] A gente tem um outro conceito de ordem e desordem que não é necessariamente aquele conceito
[00:24:23] preciso.
[00:24:24] Tem um aspecto emocional.
[00:24:25] Eu vou ter que pensar para dizer que esse é o programa Fronteiras da Ciência, a gente
[00:24:28] está discutindo a entropia hoje e o nosso site é o fronte dasciência.urgs.br.
[00:24:33] Bom, considerações finais.
[00:24:34] Uma coisa que eu me lembrei de falar é que a questão de que a evolução violava, segundo
[00:24:44] a lei, é parecida com a questão mais antiga de que a vida violava, segundo a lei.
[00:24:50] Tinha muita gente que dizia que a vida tinha alguma coisa especial porque a química tinha
[00:24:58] que satisfazer a segunda lei e se a vida fosse só química e se sabia, entre aspas, que a
[00:25:05] vida violava, segundo a lei, então não podia ser só química.
[00:25:09] Inclusive os cacionistas usam um outro argumento dizendo que a segunda lei não garante que
[00:25:16] a evolução vai acontecer.
[00:25:19] O que quer dizer isso?
[00:25:22] De novo, é uma inversão das coisas, o que a gente pode dizer, o que a gente está afirmando
[00:25:27] aqui é que a evolução é completamente consistente com a segunda lei.
[00:25:32] Não precisa acontecer a evolução.
[00:25:35] Se você vai para a lua, a lua é um sistema completamente consistente com a segunda lei
[00:25:40] ter um dinâmico que é bom e não tem nada evoluindo lá.
[00:25:45] Bom, esse é o espaço de considerações finais, então eu queria que vocês dissessem
[00:25:49] as últimas palavras.
[00:25:51] Eu tenho uma frase do Von Neumann que eu descobri que é a seguinte…
[00:25:55] O Jefferson é uma representante do George Kiefer.
[00:25:58] O George gosta sempre de trazer uma frase.
[00:26:02] O Von Neumann foi um dos maiores matemáticos do século passado e diz o seguinte, que
[00:26:06] ninguém sabe exatamente o que é entropia, o que te dá uma grande vantagem em um debate.
[00:26:16] Segundo a citação é do Homer Simpson, a Lisa Simpson aproveitou que a professora de
[00:26:23] ciências entrou em greve e resolveu construir em casa uma máquina de moto perpétuo.
[00:26:27] E o Homer, quando chegou em casa, viu aquilo e disse, nesta casa nós obedecemos as leis
[00:26:32] da termodinâmica.
[00:26:37] Bom, mas eu só queria reforçar a questão da evolução e da vida e eu queria a opinião
[00:26:52] final, só queria que vocês dissessem de novo.
[00:26:56] Claro, a evolução da vida certamente não está de maneira nenhuma desrespeitando nenhuma
[00:27:03] lei da termodinâmica e claro que esse empilhamento, quer dizer, se eu tivesse uma outra terra
[00:27:14] do lado, na mesma distância de um sol parecido com o nosso, nas mesmas condições, provavelmente
[00:27:21] a vida vai surgir lá.
[00:27:23] Também provavelmente essa vida não vai ser parecida com a nossa, talvez não use os mesmos
[00:27:28] 20 aminoácidos que se usa aqui, etc.
[00:27:33] Mas ela vai surgir, então parece haver uma maneira de ter esse empilhamento de complexidade
[00:27:42] devido ao fluxo de energia e talvez falte dizer, conseguir estipular quando isso é
[00:27:52] provável, mas não inevitável, quando isso é que nem a lua não vai ocorrer.
[00:27:58] Mas a conclusão é que a segunda lei da termodinâmica não tem nada a ver com isso.
[00:28:04] Existem sistemas que não satisfazem a segunda lei?
[00:28:08] De novo, a segunda lei é uma coisa que tem a ver mais com estados de equilíbrio, é
[00:28:16] uma coisa que é bastante sutil.
[00:28:19] A gente tem que chegar no estado de equilíbrio para definir o que entropia de ponto de vista.
[00:28:25] A termodinâmica é uma teoria que se aplica a estados do equilíbrio.
[00:28:29] Ela é uma coisa muito limitada, então na realidade tentar explicar tudo.
[00:28:34] Mas se os sistemas chegam no equilíbrio, eles têm que satisfazer a segunda lei.
[00:28:40] Mas uma coisa que eu disse lá no começo, bom relembrar, é se o sistema for grande,
[00:28:45] se eu estiver tratando de sistemas microscópicos, se eu estiver manipulando uma única molécula.
[00:28:52] Mas não é nem microscópico, porque uma bactéria já é grande o suficiente.
[00:28:57] Mas atualmente você consegue fazer experimentos com uma única molécula.
[00:29:01] Aí você pode ter violações.
[00:29:04] Bactéria é microscópica e bactéria ainda é grande.
[00:29:08] É bom saber isso.
[00:29:09] Bactéria já é mesoscópica, é uma escala intermediária, não é?
[00:29:15] É, para mim microscópica, eu não sou biólogo, para mim microscópica é tudo que eu consigo só ver e preciso do microscópico para ver.
[00:29:23] Bom, esse foi o programa Fronteiras da Ciência.
[00:29:27] Hoje a gente discutiu a entropia.
[00:29:29] Estiveram hoje aqui com a gente a professora Rita de Almeida, a professora Iana Lenguinho, a professora Jep,
[00:29:35] eu sou Aranzon e eu, Marco de Arte, em todo o departamento de Física da UBIS.
[00:29:42] O programa Fronteiras da Ciência é um projeto do Instituto de Física da UBIS.
[00:29:48] Técnica de Jinson de César, Direção Técnica de Francisco Guaselho.