A Segunda Lei da Termodinâmica descreve as limitações nos processos de conversão de energia. Ela afirma que é impossível construir uma máquina térmica que converta todo o calor absorvido em trabalho, ou seja, sempre há perdas de energia, que se manifestam em forma de calor rejeitado para a fonte fria. Além disso, a Segunda Lei também introduz o conceito de entropia, uma grandeza que mede a desordem ou a dispersão de energia em um sistema.

Segunda Lei da Termodinâmica

A Segunda Lei pode ser formulada de diferentes maneiras, mas uma das suas expressões mais comuns é a seguinte:

$$ \Delta S \geq 0 $$

Onde \( \Delta S \) representa a variação da entropia do sistema. Para processos irreversíveis, a variação da entropia é positiva (\( \Delta S > 0 \)), indicando que há aumento da desordem. Em processos reversíveis, \( \Delta S = 0 \), e o sistema não experimenta aumento de desordem.

Entropia

A entropia é uma medida da quantidade de desordem ou aleatoriedade de um sistema. A unidade de entropia no Sistema Internacional é o joule por kelvin (J/K). Em termos simples, a entropia está associada à quantidade de energia no sistema que não pode ser utilizada para realizar trabalho.

A equação para a variação de entropia em um processo reversível é dada por:

$$ \Delta S = \frac{Q}{T} $$

• \( \Delta S \): variação da entropia
• \( Q \): calor trocado pelo sistema
• \( T \): temperatura durante a troca de calor

Essa fórmula é válida para processos reversíveis, nos quais o calor é transferido de forma gradual e sem perdas. No entanto, para processos irreversíveis, a variação de entropia será maior do que a indicada pela fórmula, já que haverá dissipação de energia.

Consequências da Segunda Lei

A Segunda Lei da Termodinâmica tem várias implicações importantes:

• O rendimento de qualquer máquina térmica é sempre menor que 100%.
• O calor sempre flui espontaneamente de corpos mais quentes para corpos mais frios.
• Processos naturais são irreversíveis, e a entropia do universo tende a aumentar ao longo do tempo.
• O conceito de “morte térmica” do universo está relacionado à entropia, onde, no longo prazo, a energia disponível para realizar trabalho se dispersa, e o sistema chega a um estado de equilíbrio termodinâmico.

Tabela-Resumo: Segunda Lei da Termodinâmica e Entropia