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A entropia (do grego εντροπία, entropía) é uma grandeza termodinâmica geralmente associada ao grau de desordem. Ela mede a parte da energia que não pode ser transformada em trabalho. É uma função de estado cujo valor cresce durante um processo natural em um sistema fechado.
Índice |
Entropia
A ideia surgiu no seguimento de uma função criada por Clausius a partir de um processo cíclico reversível. Em todo processo reversível a integral de curva de 
só depende dos estados inicial e final, independente do caminho seguido. Portanto deve existir uma função de estado do sistema, S = f (P, V, T), chamada de entropia, cuja variação em um processo reversível entre os estados inicial e final é:
, sendo Q reversível
A entropia física, em sua forma clássica é dada por:
, desde que o calor seja trocado de forma reversível
ou, quando o processo é isotérmico:
onde S é a entropia, 
a quantidade de calor trocado e T a temperatura em Kelvin.
O significado desta equação pode ser descrito, em linguagem corrente, da seguinte forma:
- Quando um sistema termodinâmico passa do estado 1 ao estado 2, a variação em sua entropia é igual à variação da quantidade de calor reversível dividido pela temperatura.
Esta grandeza permite definir a Segunda Lei da Termodinâmica. Assim, um processo tende a dar-se de forma espontânea em único sentido. Por esses motivos, a entropia também é chamada de flecha do tempo. A unidade de entropia no SI é designada por J/K'.
Definição termodinâmica
No início da década de 1850, Rudolf Clausius descreveu o conceito de energia desperdiçada em termos de diferenciais.
Em 1876, o engenheiro químico William Gibbs chegou à conclusão de que o conceito de energia disponível ΔG em um sistema termodinâmico pode ser matematicamente obtido através da subtração da energia perdida TΔS da variação da energia total do sistema ΔH.
Estes conceitos foram desenvolvidos posteriormente por James Clerk Maxwell 1871 e Max Planck 1903.
A Primeira Lei da Termodinâmica
A primeira lei da termodinâmica é a lei de conservação de energia aplicada aos processos térmicos. Nela observamos a equivalência entre trabalho e calor. Este princípio pode ser enunciado a partir do conceito de energia interna. Esta pode ser entendida como a energia associada aos átomos e moléculas em seus movimentos e interações internas ao sistema. Num sistema isolado a energia total permanece constante
A Segunda Lei da Termodinâmica
A Segunda Lei da Termodinâmica, uma importante lei física, determina que a entropia total de um sistema termodinâmico isolado tende a aumentar com o tempo, aproximando-se de um valor máximo. Duas importantes consequências disso são que o calor não pode passar naturalmente de um corpo frio a um corpo quente, e que um Moto contínuo, ou seja, um motor que produza trabalho infinitamente, mas por calor, seja impossível.
Interpretação estatística
Em 1877, Ludwig Boltzmann visualizou um método probabilístico para medir a entropia de um determinado número de partículas de um gás ideal, na qual ele definiu entropia como proporcional ao logaritmo neperiano do número de microestados que um gás pode ocupar:
Onde S é a entropia, k é a constante de Boltzmann e Ω é o número de microestados possíveis para o sistema.
Superfícies isentrópicas
Superfícies isentrópicas são aquelas que apresentam invariância do valor da entropia. Escoamentos sobre superfícies isentrópicas são adiabáticos, isso é, ocorrem sem que ocorram trocas de energia com o exterior das parcelas de fluido. E neste caso, a entropia se conserva.
Tais escoamentos isentrópicos são uma boa aproximação dos escoamentos atmosféricos reais em escala sinótica, nas regiões sem precipitação (por exemplo, nos escoamentos anticiclônicos, anti-horários no Hemisfério Sul e horários no Hemisfério Norte) e em equilíbrio radiativo (o ganho é igual a perda da densidade de fluxo radiativo).
Geral Ordem X Desordem
A entropia está relacionada com o número de configurações (ou arranjos) de mesma energia que um dado sistema pode assumir. A interpretação molecular da entropia sugere que, em uma situação puramente geométrica, quanto maior o número de configurações, maior a entropia. Por esta razão, a entropia é geralmente associada ao conceito subjetivo de desordem. No entanto, o conceito de configurações equiprováveis não se restringe à configurações geométricas, mas envolve também as diferentes possibilidades de configurações energéticas.
Curiosidades
A célebre equação encontra-se gravada sobre a lápide de Boltzmann em Viena, que se suicidou, segundo se supõe, após uma depressão motivada pela pouca aceitação de suas teorias no mundo acadêmico de sua época.
Ligações externas
- Apresentação sobre Entropia - ltodi.est.ips.pt
- Entropy and Information Theory; Robert M. Gray; Stanford University - ee.stanford.edu (em inglês)