Qual é a segunda lei da termodinâmica?
As três leis da termodinâmica governam a transferência e o comportamento de toda a matéria e energia do universo, como a ciência geralmente entende. Resumindo, a primeira lei afirma que a quantidade de energia e calor em um sistema fechado permanece constante; não há mais energia proveniente de um sistema do que foi colocado nele. Isso está vinculado à Lei de Conservação de Energia, que afirma que matéria e energia não podem ser criadas ou destruídas. A segunda lei da termodinâmica é uma das bases mais importantes da natureza, responsável pela flecha do tempo e pela irreversibilidade da natureza.
Não importa o quão ideal seja um sistema, não existe um sistema perfeito. Alguma energia, elétrica, térmica ou mecânica, será perdida por atrito e convertida em desperdício de calor. Isso significa que, com o tempo, a energia total de um sistema se aproximará gradualmente de zero, a menos que seja adicionada energia externa. A quantidade de entropia, ou desordem, em um sistema se aproximará do máximo, o que significa que nenhum trabalho útil pode ser realizado no sistema ou porque o sistema e suas moléculas e partículas são muito desorganizadas. A segunda lei da termodinâmica sustenta que os sistemas tendem à desordem de um estado mais ordenado; um cubo de gelo em um copo de água derreterá e aquecerá um pouco a água ao redor, colocando os dois sistemas em equilíbrio.
A segunda lei da termodinâmica substitui a primeira lei; onde a primeira lei sustenta que a produção de energia nunca pode exceder a entrada de energia, a segunda lei sustenta que a produção de energia nunca pode ser igual à entrada de energia devido à constante perda de energia e à tendência dos sistemas se aproximarem do equilíbrio. Quanto menos energia um sistema tiver, mais entropia estará presente porque é necessária energia para restaurar a ordem e diminuir a entropia total. Quando a energia dentro de um sistema atinge um equilíbrio, a entropia é máxima. Por exemplo, embora um copo de água quente resfrie naturalmente, é necessária a aplicação constante de energia térmica para manter a água a uma temperatura mais quente.
Os cosmologistas recorrem à segunda lei da termodinâmica para criar teorias sobre o destino final do universo. A teoria mais comum é que, como o próprio universo é um sistema termodinâmico fechado, sua entropia se aproximará ao máximo à medida que as estrelas queimam e se tornam buracos negros. Eles acabarão evaporando após 100 trilhões de anos, deixando o universo como um vazio esterilizado pelo resto da eternidade, impedindo flutuações quânticas.