3.4: Entropia Dentro da Célula

As principais tarefas de uma célula viva de obter, transformar e usar energia para fazer o trabalho podem parecer simples. No entanto, a segunda lei da termodinâmica explica por que essas tarefas são mais difíceis do que parecem. Nenhuma das transferências de energia no universo é completamente eficiente. Em cada transferência de energia, alguma quantidade de energia é perdida de uma forma que é inutilizável. Na maioria dos casos, essa forma é a energia térmica. Termodinamicamente, a energia térmica é definida como a energia transferida de um sistema para outro que não é trabalho. Por exemplo, alguma energia é perdida como energia térmica durante as reações metabólicas celulares.

Um conceito importante em sistemas físicos é o de ordem e desordem. Quanto mais energia é perdida por um sistema para seus arredores, menos ordenado e mais aleatório é o sistema. Os cientistas se referem à medida de aleatoriedade ou desordem dentro de um sistema como entropia. Alta entropia significa alta desordem e baixa energia. Moléculas e reações químicas também têm entropia variável. Por exemplo, a entropia aumenta à medida que moléculas em alta concentração em um lugar se difundem e se espalham.

Os seres vivos são altamente ordenados, exigindo entrada constante de energia para serem mantidos em um estado de baixa entropia. À medida que os sistemas vivos absorvem moléculas que armazenam energia e as transformam por meio de reações químicas, eles perdem alguma quantidade de energia utilizável no processo porque nenhuma reação é completamente eficiente. Eles também produzem resíduos e subprodutos que não são fontes de energia úteis. Esse processo aumenta a entropia do entorno do sistema. Uma vez que todas as transferências de energia resultam na perda de alguma energia utilizável, a segunda lei da termodinâmica afirma que toda transferência ou transformação de energia aumenta a entropia do universo. Embora os seres vivos sejam altamente ordenados e mantenham um estado de baixa entropia, a entropia do universo no total está aumentando constantemente devido à perda de energia utilizável a cada transferência de energia que ocorre. Essencialmente, os seres vivos estão em uma batalha contínua contra esse aumento constante da entropia universal.

Este texto foi adaptado de Openstax Biology 2e, Seção 6.3 As Leis da Termodinâmica.