Diferença entre energia e entropia para biólogos

16 de junho, 2010 às 6:15 | Postado em Termologia, termodinâmica

Aos físicos do Coletivo Ácido Cético

Por favor, alguém poderia explicar para a ignorante aqui, qual a diferença entre energia e entropia?

Isso foi pergunta numa banca de seleção de prof. aqui no departamento de fisiologia da USP e desde entao isso ficou na minha cabeça. Pelo que o Fernando Lang disse (vide A teoria da evolução contradiz a Segunda Lei da Termodinâmica?) “sistemas que trocam energia e entropia com o ambiente” existe uma diferença clara, não? Obrigada

Vou tentar uma explicação simples, imaginando uma situação de fácil compreensão mesmo para um leigo. Espero conseguir!

Quando sistemas sofrem processos, se transformam, ocorrem variações de entropia. Imagina uma caixa rígida, isolada termicamente e que não possa interagir com o entorno. No interior dessa caixa existe um bloco de metal aquecido a 200 graus Celsius e um outro bloco a 50 graus Celsius. Se esperarmos um tempo suficientemente grande, esse sistema atingirá o equilíbrio térmico pois os dois blocos trocarão energia na forma de calor, equilibrando suas temperaturas em algum valor entre 50 e 200 graus C. Nota que o sistema como um todo, por estar isolado, conservou a sua energia total (Lei da Conservação da Energia). Ou seja, do ponto de vista do conteúdo energético, não há diferença entre o sistema no início e no fim.

Entretanto há uma diferença importante entre o estado inicial e o estado final deste sistema isolado. No início, poderíamos imaginar que é possível, por exemplo, colocar um disposivo entre a o bloco quente e o bloco frio, que aproveitasse parte do calor que sai da fonte quente para realizar um trabalho (produzindo energia mecânica). Esse dispositivo hipotético seria uma “máquina térmica”. Ora, nota então que apesar de a energia total se conservar do início para o fim, existe uma diferença crucial entre o sistema no início e no fim, apesar de ele conservar a energia: no início ele tem capacidade para realizar um trabalho e no final não mais possui tal capacidade pois para realizar trabalho é necessário alguma diferença de temperatura entre os dois blocos. No final o sistema está “termicamente morto”, mas o seu conteúdo energético foi preservado. Pode-se, para fins de entendimento, associar essa perda de capacidade de realização de trabalho com um grandeza denominada ENTROPIA. A perda da capacidade de trabalho está associada ao aumento dessa grandeza ENTROPIA.

Mesmo em um sistema tão simples como esse, há um bloco que ao evoluir para o equilíbrio térmico, aumenta a sua entropia (aquele que absorve calor) e o outro diminui a sua entropia (aquele que cede calor), mas o ganho de entropia de um deles excede a perda de entropia do outro, de tal forma que o sistema como um todo aumente a sua entropia quando evoluiu para a sua “morte térmica”. Em sistemas reais isolados a entropia somente pode aumentar, diz a Segunda Lei da Termodinâmica. Cada bloco é um sistema aberto que troca energia e entropia com o outro. Ou seja, a Segunda Lei da Termodinâmica NÃO proibe que um particular subsistema diminua sua entropia; ela proibe que o sistema total, constituído pelos subsistemas interagentes, tenha a entropia total diminuída. Tentei uma explicação simples para um conceito técnico complicado. Essa tentativa de explicação poderá (ou deverá) ser corrigida e aprimorada pelos meus pares físicos do Coletivo Ácido Cético, certamente mais competentes do que eu. Propositalmente tentei fazer tal distinção no nível macroscópico.

Seres vivos são sistemas abertos que interagem com o ambiente trocando enregia e entropia com o seu entorno. Nada proíbe que a entropia de um ser vivo permaneça constante ou até diminua enquanto a entropia do sistema ser vivo e seu ambiente aumenta.

Vide A teoria evolução contradiz a Segunda Lei da Termodinâmica?

Um vídeo imperdível sobre ENTROPIA.

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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