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Conceito de Tempo – Parte 3

Física: Conceito e história — By on março 16, 2012 at 8:31

No texto anterior vimos que a segunda Lei de Newton permite que qualquer fenômeno existente possa tanto ocorrer para frente quanto para trás na flecha do tempo, ou seja, a segunda Lei não distinguiria passado de futuro no Universo em que estamos acostumados a viver. No entanto, é facilmente visto que vários fenômenos ocorrem somente em uma direção no tempo, o futuro. Vejamos dois exemplos.

Suponha que inicialmente um gás perfeito ocupe um volume V em uma recipiente. Se dobrarmos o volume para 2V, o gás então se expandirá e passará a ocupar todo o volume 2V do novo recipiente. Imagine que por um instante pudéssemos colocar todas as moléculas do gás em um único ponto. Quando deixarmos elas livres, as moléculas novamente ocupariam todo o volume disponível. Imaginar o processo reverso, ou seja, as moléculas espontaneamente se juntarem em um único ponto parece muito estranho para nós. Porém, se cada molécula se move segundo a segunda Lei de Newton, isso poderia, a princípio, acontecer.

Outro exemplo muito conhecido de todos e bastante usado para explicar tal situação é quando um copo com água cai no chão. Todo mundo que já viu isso acontecer percebe que o copo se quebra ao cair no chão, e toda água é esparramada. Porém o evento contrário, ou seja, a água esparramada se juntar toda dentro do copo e o copo subir até a mesa ou até nossa mão, nunca foi observado. Novamente, de acordo com as Leis da física clássica, tal evento seria possível de acontecer. O que há de comum nesses eventos? É o fato de eles ocorrerem apenas em um sentido no tempo, o sentido positivo. O copo cai, quebra, e ponto final. Ou: o gás se expande, e continua expandindo indefinidamente. Na física a função associada à flecha do tempo é chamada de entropia. Processos físicos como a expansão livre de um gás ou um copo que se quebra resulta sempre no aumento de entropia.

A entropia mede o grau de desordem de um sistema termodinâmico, e está também associada a nossa informação sobre ele. No exemplo do gás, no estado em que todas as moléculas se encontram em um único ponto do espaço, conhecemos todas as suas coordenadas, e, portanto, nossa informação sobre tal sistema é grande e assim a entropia é pequena. No momento em que o gás se expande, perdemos informação sobre o sistema, pois não é possível acompanhar 1023 moléculas, e desse modo a entropia aumenta. Uma vez expandido, para voltar ao estado inicial de entropia, as moléculas teriam de se reagrupar novamente em um único ponto no espaço. De acordo com as leis da mecânica clássica, não há nada que impeça que isso ocorra, mas probabilisticamente podemos dizer que o fenômeno é impossível.

De acordo com a termodinâmica e também com a mecânica estatística, qualquer sistema físico que evolua no tempo sem influencia de forças externas, tende a agir de modo a aumentar sua entropia. A termodinâmica não foi uma teoria construída com base em idéias, ela é uma teoria totalmente experimental. Portanto, para a termodinâmica clássica, o fato da entropia sempre aumentar em qualquer sistema livre é baseada apenas em observações. Outras teorias mais modernas, como a mecânica quântica, explicam de maneira mais fundamental a questão da entropia. A entropia também é muito utilizada para explicar a evolução do Universo, e até fenômenos relacionados ao mercado dos negócios, como bolsa de valores e outras movimentações financeiras.

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2 Comments

  1. Cibele disse:

    E viva a entropia rsss
    Adorei Jonas, parabéns!

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  2. Muito obrigado Cibele!
    As simetrias tem sido muito importantes na física ultimamente…
    Abraços

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