Life’s Chaotic: Let’s Learn About Entropy

Paul M. Sutter is an astrophysicist at the Ohio State University, host of Ask a Spaceman and Space Radio, and author of “Your Place in the Universe” (2018). Sutter contribuiu com este artigo para Space.com ‘s Expert Voices: Op-Ed & Insights.existem algumas certezas universais. Morte. Imposto. A Segunda Lei da termodinâmica. Tenho a certeza que vai encontrar muitos artigos online e off sobre as duas primeiras coisas da lista, mas esta é sobre a terceira. Esta lei, identificada pela primeira vez por Sadi Carnot em 1824 em suas reflexões sobre como os úteis, mas misteriosos motores a vapor realmente funcionavam, é alta e orgulhosa hoje, elevada a um fato imutável de existência. Não importa o quanto você tente, você simplesmente não pode escapar da aderência de ferro de sua fria e implacável conclusão: em sistemas isolados, a entropia não pode diminuir.está bem. O que é entropia? Porque é que isso muda?

conte as moléculas

Se eu lhe der uma caixa de ar e lhe pedir para medir as suas propriedades, o seu primeiro instinto seria rebentar com uma régua e um termómetro, registando números científicos importantes como volume, temperatura ou pressão. Há uma boa razão para ser o teu primeiro instinto. Você sabe que algo como” ar ” é realmente uma coleção de moléculas microscópicas zumbindo e balançando. Você pode imaginar-brevemente-que você poderia gravar todas as posições e velocidades de cada molécula, mas você rapidamente abandonaria tais noções como excessivamente pesadas e também tolas.afinal de contas, números como a temperatura, pressão e volume dão-lhe toda a informação que realmente lhe interessa. Esses factos dir-lhe-ão tudo o que precisa de saber sobre o comportamento da caixa de ar se a abrir, apertar ou explodir. Não importa como todas essas pequenas partículas se organizam. isso é problema deles, não teu.

E esse é exatamente o ponto. Há tantas maneiras diferentes de organizar as moléculas de ar em sua caixa que levam à mesma pressão, temperatura e volume. Troque uma partícula com outra-você notaria? Dar a volta a alguns deles-ao menos apanhaste-os? A pressão, a temperatura e o volume podem permanecer inalterados.e é aqui que entra a Entropia. O conceito de entropia captura o número de maneiras diferentes que você pode reorganizar o material que você não pode ver (as partículas de ar minúsculas) para ainda obter as mesmas medidas exatas que você pode ver (como a pressão).

tempos de mudança

isso é bom, mas por que esse número nunca, nunca diminuir? Para explorar, vamos limpar o teu quarto.Imagine-se finalmente a recompor-se, a limpar a sua agenda de fim-de-semana, a acordar cedo, a pegar naquele copo de café, e a fazer aquilo que tem adiado desde as férias: limpar o seu quarto. De cima para baixo, de parede para parede. Limpo e organizado. Um lugar para tudo e para tudo no seu lugar. Perfeicao.Quanto tempo achas que o ideal platónico de uma sala vai durar? Não muito tempo, você percebe, como a natureza Sísifeana de seus esforços — e talvez toda a sua existência — clica em foco agudo.mas porque é que o teu quarto não deve ficar limpo e arrumado durante os próximos anos? Porque se apenas uma coisa — uma única coisa-mudar, já não está limpa. Uma meia suja na cama? Confuso. Uma fronha amarrotada? Confuso. Uma caixa de bolachas na mesa de cabeceira? Não vou julgar, mas também desarrumado.

neste exemplo, há apenas arranjos selecionados que levam à medição de “limpo”, mas há milhões e milhões de arranjos possíveis que levam à medição de “confuso”.”Se um tornado atingisse o seu quarto recentemente limpo, quais são as hipóteses de ele permanecer no estado limpo? Não é zero: o tornado, por puro acaso, pode pegar todas as coisas no seu quarto e devolvê-las ao seu local original. Mas aquela pequena oportunidade no bilhete de Powerball … e sejamos realistas, não vais ser o vencedor. Você é muito, muito mais provável de encontrar um quarto bagunçado após o ataque do tornado, simplesmente porque há muitas mais maneiras de um quarto para ser bagunçado.

entropia é uma amante dura

similarmente, não há absolutamente nada que impeça as moléculas de ar em seu quarto de decidir coletivamente a cabeça na mesma direção e a multidão no canto, deixando-o a asfixiar no vácuo. A sério, nenhuma lei de partículas ou interacções moleculares impede isso. Mas o movimento das moléculas de ar é governado por incontáveis colisões e movimentos aleatórios – Um tornado molecular interminável de actividade. Estes inumeráveis movimentos irão essencialmente deixar o ar num estado desorganizado e confuso: espalhado uniformemente por toda a sala. E tudo porque há assim, assim muitas mais maneiras para o ar ser espalhado para fora do que amontoados em um canto.em última análise, os sistemas nunca se movem de desordem para ordem (a menos que haja uma maneira de adicionar energia a eles, mas isso é uma história para outro artigo) por causa das estatísticas esmagadoras que impedem isso. A probabilidade de um estado desordenado versus um estado ordenado não é algo como 10 a 1 ou 3.720 a 1, é mais como trilhões sobre trilhões sobre trilhões (e jogar alguns trilhões mais lá só para uma boa medida) para 1.

Como no caso do nosso quarto outrora arrumado, há muito poucas maneiras de fazer um quarto limpo, e um número esmagador de maneiras de fazer um bagunçado. E diferentes arranjos de “bagunçado” (como uma meia suja deixada na cama versus na cómoda) levará à mesma medição de temperatura ou pressão. A Entropia captura o número de maneiras diferentes que você pode reorganizar seu quarto bagunçado para obter esses mesmos valores. E os sistemas, deixados para seus próprios dispositivos caóticos, sempre buscarão entropia mais elevada, simplesmente porque há muito mais maneiras de fazer uma bagunça do que fazer uma limpeza: a Segunda Lei da termodinâmica.aprenda mais ouvindo o episódio ‘I give up, what is time? on the Ask a Spaceman podcast, available on iTunes and on the web at http://www.askaspaceman.com. Graças a Michael M., @matt_jakubowski, jmautobot, David M., Adam H., Pete E., Adityadhar, Mihail E., @emilio_mira, e Rowan H. pelas perguntas que levaram a esta peça! Pergunte a sua própria pergunta no Twitter usando #AskASpaceman ou por esta, seguindo a Paulo @PaulMattSutter e facebook.com/PaulMattSutter. Siga-nos no Twitter @Spacedotcom e no Facebook. Artigo original em Space.com

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