Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica

A segunda lei da termodinâmica pode ser expressa quantitativamente usando o conceito de entropia. A entropia é a medida da desordem de um sistema.

A relação entre entropia e desordem pode ser ilustrada com o exemplo da mudança de fase do gelo para a água. No gelo, as moléculas estão localizadas em locais específicos, formando um estado sólido, enquanto que, na forma líquida, essas moléculas têm muito mais liberdade de movimento. A disposição molecular se torna mais aleatória. Embora a mudança na energia cinética média das moléculas do reservatório de calor seja insignificante, há uma diminuição significativa na entropia do reservatório, pois ele possui muitas mais moléculas do que o cubo de gelo derretido. No entanto, a diminuição da entropia do reservatório ainda não é tão significativa quanto o aumento da entropia do gelo. Assim, a entropia do universo aumenta.

A segunda lei da termodinâmica esclarece que a entropia do universo nunca diminui durante qualquer processo termodinâmico. Quando o processo é reversível, a mudança na entropia é dada por ΔS = Q/T. Mas o que acontece se a temperatura chegar a zero Kelvin? Descobriu-se que a temperatura absoluta zero não é alcançável - pelo menos, não através de um número finito de etapas de resfriamento. Isso é uma afirmação da terceira lei da termodinâmica, cuja prova requer a mecânica quântica.