O termo entropia designa, na termodinâmica clássica, uma função de estado extensiva. Dito de outra forma, trata-se de uma função de estado proporcional à quantidade de matéria presente.
A entropia foi introduzida em 1865 por Rudolf Clausius e é representada pela letra S. No sistema internacional, mede-se em joule por kelvin (J.K-1). O que se mede é sempre uma diferença de entropia, numa transformação reversível, definida como o quociente entre a variação da quantidade de calor transferida para um sistema e a sua temperatura absoluta: dS = dQ/T.
O terceiro princípio da termodinâmica estabelece que a entropia é nula no zero absoluto.
A entropia, uma medida da desordem
A termodinâmica estatística permite compreender melhor que a entropia caracteriza a desordem microscópica de um sistema, ou seja, o seu grau de desorganização. Assim, a entropia de um sistema traduz o nível de dispersão da energia, seja ela térmica, química ou de outro tipo, no interior do próprio sistema. Segundo o segundo princípio da termodinâmica, a energia de um sistema isolado tende a dispersar-se tanto quanto possível. Por isso, a sua entropia também tende a aumentar.
Além disso, de acordo com a lei de Boltzmann, a entropia é proporcional ao logaritmo neperiano do número de microestados de um sistema: S = k . ln Ω. Como o estado de equilíbrio é aquele que oferece o maior número de possibilidades de realizações microscópicas, a entropia atinge o seu valor máximo no equilíbrio.
A entropia dos buracos negros
Em 1970, John Wheeler, o físico americano que criou o termo «buraco negro», observou que, se atirarmos uma chávena de café para um buraco negro, ela desaparecerá para sempre, levando consigo a sua entropia. Nesse caso, a entropia do universo teria diminuído, o que entra em contradição com o segundo princípio da termodinâmica.
Alguns anos mais tarde, Stephen Hawking e Jacob Bekenstein, um dos fundadores da termodinâmica dos buracos negros, propuseram que todo buraco negro possui uma entropia proporcional à sua área. A entropia de um buraco negro — que é colossal — dá-nos informações sobre a quantidade de informação contida nesse buraco negro.
Quais são os princípios da termodinâmica?
A termodinâmica é um ramo da física que estuda as transformações de energia sob a forma de calor e de trabalho. Os seus princípios fundamentais assentam em várias leis, incluindo a primeira lei da termodinâmica, também conhecida como lei da conservação da energia. Esta lei afirma que a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma noutra.
A segunda lei da termodinâmica estabelece que, num sistema isolado, a entropia, que representa o grau de desordem ou de caos, tende a aumentar com o tempo. Esta lei implica que os processos naturais seguem uma direção privilegiada, passando de um estado de ordem para um estado de desordem, ideia frequentemente expressa pelo conceito de irreversibilidade.
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