Qual é a segunda lei da termodinâmica?
A termodinâmica é uma ciência que descreve as leis da transferência de energia térmica de um corpo para outro. Com essa transição, é possível converter parte da energia térmica em trabalho útil.
Portanto, a termodinâmica é a base para os cálculos de qualquer motor térmico: de motores a vapor a alguns fantásticos foguetes fotônicos. Sim, sim, não se surpreenda, mesmo voando para o espaço, a termodinâmica é indispensável!
A termodinâmica se originou no século 18 com os primeiros motores a vapor em funcionamento. Em menos de cem anos, foram desenvolvidos três postulados básicos que fundamentam essa ciência, chamados de leis (ou princípios) da termodinâmica. As leis da termodinâmica são uma espécie de axiomas que são uma generalização da vasta experiência em engenharia. Portanto, são aceitos sem comprovação. A pergunta "por quê?" para axiomas, como é conhecido, não é costume especificar. É por isso!
A termodinâmica considera os sistemas termodinâmicos, ou seja, sistemas que possuem, entre outras coisas, uma certa quantidade de energia interna, que no dia a dia chamamos de calor. A primeira lei da termodinâmica é a lei da conservação de energia para tais sistemas. De acordo com esta lei, um sistema termodinâmico pode realizar trabalho útil apenas devido à sua energia interna ou devido ao influxo de energia externa.
A segunda lei da termodinâmica determina a direção da transição da energia interna entre os sistemas termodinâmicos. De acordo com esta lei, a energia interna (ou seja, calor) pode ser transferida espontaneamente em apenas uma direção – de um corpo com mais energia interna para um corpo com menos. Ou seja, o próprio calor só pode passar de um corpo mais quente para um corpo mais frio. Com essa transição, parte da energia térmica pode ser convertida em trabalho útil com a ajuda de motores térmicos especialmente projetados. A porcentagem de energia interna convertida em trabalho útil é chamada de coeficiente de eficiência.
A segunda lei da termodinâmica não contradiz a existência de geladeiras e condicionadores de ar. De fato, para resfriar um objeto, ou seja, para transferir seu calor para um objeto mais quente, é necessário gastar energia. Grosso modo, qualquer cooler não funcionará sozinho. Para fazer isso, você precisa conectá-lo à rede elétrica.
Tanto a primeira quanto a segunda lei da termodinâmica parecem óbvias. Como inventar e calcular motores térmicos eficientes (ou refrigeradores) com a ajuda dessas leis óbvias não pode ser contado em "uma perna". Portanto, pegue um livro didático e "roa o granito da ciência"!