WEBVTT

00:00:06.605 --> 00:00:10.123
Há um conceito fundamental
para a química e a física.

00:00:10.133 --> 00:00:12.583
Ajuda a explicar porque é
que os processos físicos

00:00:12.623 --> 00:00:15.273
vão num sentido e não noutro:

00:00:15.293 --> 00:00:16.849
porque é que o gelo derrete,

00:00:16.879 --> 00:00:19.279
porque é que as natas
se dissolvem no café,

00:00:19.299 --> 00:00:22.529
porque é que o ar se escapa
de um pneu furado.

00:00:22.549 --> 00:00:26.979
É a entropia, e é um conceito
muito difícil de entrar na nossa cabeça.

00:00:27.969 --> 00:00:31.879
A entropia é descrita com frequência
como uma medida da desordem.

00:00:31.879 --> 00:00:35.739
É uma imagem conveniente,
mas, infelizmente, é enganadora.

00:00:35.739 --> 00:00:38.511
Por exemplo, o que é mais desordenado,

00:00:38.511 --> 00:00:43.039
uma chávena de gelo picado
ou um copo de água à temperatura ambiente?

00:00:43.259 --> 00:00:45.373
A maior parte das pessoas dirá
que é o gelo,

00:00:45.373 --> 00:00:48.979
mas, na verdade, é o gelo
que tem menor entropia.

00:00:49.069 --> 00:00:52.898
Outra maneira de pensar nela
é com a ajuda das probabilidades.

00:00:52.898 --> 00:00:57.290
Pode ser mais complicado de perceber,
mas esperem até a assimilar

00:00:57.290 --> 00:01:01.260
e ficarão com uma compreensão
muito melhor da entropia.

00:01:01.260 --> 00:01:03.661
Considerem dois pequenos sólidos

00:01:03.661 --> 00:01:07.541
que são formados 
por seis ligações atómicas cada um.

00:01:07.541 --> 00:01:12.781
Neste modelo, a energia em cada sólido
está armazenada nas ligações.

00:01:12.781 --> 00:01:15.292
Podemos pensar nelas
como simples recipientes,

00:01:15.292 --> 00:01:20.070
que podem conter unidades inseparáveis
de energia, conhecidas por "quanta".

00:01:20.070 --> 00:01:24.601
Quanto mais energia tem um sólido,
mais quente está.

00:01:24.601 --> 00:01:29.042
Acontece que a energia pode distribuir-se
de inúmeras formas

00:01:29.042 --> 00:01:30.552
nos dois sólidos

00:01:30.552 --> 00:01:34.522
que continuam a ter a mesma quantidade
total de energia em cada um.

00:01:34.592 --> 00:01:38.432
Cada uma dessas opções
chama-se um "microestado".

00:01:38.502 --> 00:01:43.311
Para seis quanta de energia
no sólido A e dois quanta no sólido B,

00:01:43.341 --> 00:01:47.832

há 9702 microestados.

00:01:47.832 --> 00:01:52.551
Claro, os oito quanta de energia
podem ser arranjados de outro modo.

00:01:52.751 --> 00:01:55.813
Por exemplo, toda a energia
pode estar no sólido A

00:01:55.863 --> 00:01:57.833
e nenhuma no sólido B,

00:01:57.833 --> 00:02:00.872
ou metade em A e metade em B.

00:02:00.872 --> 00:02:04.154
Se considerarmos que cada microestado
é igualmente provável,

00:02:04.154 --> 00:02:06.794
constatamos que algumas
configurações de energia

00:02:06.794 --> 00:02:10.543
têm mais probabilidades
de ocorrer do que outras.

00:02:10.543 --> 00:02:14.184
Isso é devido ao maior número
de microestados.

00:02:14.184 --> 00:02:16.273
A entropia é uma medida direta

00:02:16.283 --> 00:02:19.943
da probabilidade de cada
configuração da energia.

00:02:20.043 --> 00:02:23.193
O que vemos é que
a configuração da energia

00:02:23.193 --> 00:02:26.843
em que a energia está mais espalhada
entre os sólidos

00:02:26.843 --> 00:02:28.924
é a que tem mais entropia.

00:02:28.924 --> 00:02:30.460
Portanto, em sentido geral,

00:02:30.480 --> 00:02:32.136
a entropia pode ser considerada

00:02:32.146 --> 00:02:34.853
como a medida desta repartição de energia.

00:02:34.853 --> 00:02:37.893
Uma entropia baixa significa
que a energia está concentrada.

00:02:37.933 --> 00:02:41.623
Uma entropia alta significa
que ela está repartida.

00:02:41.653 --> 00:02:45.545
Para perceber porque é que a entropia
ajuda a explicar os processos espontâneos,


00:02:45.585 --> 00:02:48.075
como o arrefecimento de objetos quentes,

00:02:48.075 --> 00:02:50.094
precisamos de observar
um sistema dinâmico

00:02:50.104 --> 00:02:52.434
em que a energia está em movimento.

00:02:52.434 --> 00:02:54.935
Na realidade, a energia
não se mantém no mesmo lugar.

00:02:54.935 --> 00:02:58.065
Move-se continuamente
entre as ligações vizinhas.

00:02:58.065 --> 00:03:00.206
À medida que a energia se desloca,

00:03:00.206 --> 00:03:02.955
a configuração da energia pode mudar.

00:03:02.955 --> 00:03:05.085
Por causa da distribuição
dos microestados,

00:03:05.085 --> 00:03:09.836
há 21% de hipóteses de que o sistema
venha a estar numa configuração

00:03:09.836 --> 00:03:13.595
em que a energia
esteja repartida ao máximo.

00:03:13.595 --> 00:03:17.247
Há 13% de hipóteses
que ela volte ao ponto de partida

00:03:17.277 --> 00:03:22.477
e 8% de hipótes de que A
obtenha mais energia.

00:03:22.727 --> 00:03:25.215
De novo, vemos que, como há mais formas


00:03:25.225 --> 00:03:28.235
de obter uma energia repartida
e uma entropia elevada

00:03:28.255 --> 00:03:30.026
do que uma energia concentrada,

00:03:30.026 --> 00:03:32.558
a enrgia tem tendência a repartir-se.

00:03:32.558 --> 00:03:35.509
É por isso que, se pusermos
um objeto quente ao pé de um frio,

00:03:35.509 --> 00:03:39.610
o frio vai aquecer 
e o quente vai arrefecer.

00:03:40.010 --> 00:03:41.867
Mas, mesmo neste exemplo,

00:03:41.867 --> 00:03:47.116
há 8% de hipóteses de que
o objeto quente fique mais quente.

00:03:47.136 --> 00:03:50.377
Porque é que isto
nunca acontece na vida real?

00:03:51.427 --> 00:03:54.177
Tem tudo a ver com a dimensão do sistema.

00:03:54.207 --> 00:03:58.057
Os nossos sólidos hipotéticos
só tinham seis ligações cada.

00:03:58.087 --> 00:04:00.348
Vamos aumentar os sólidos, em escala,

00:04:00.378 --> 00:04:03.588
para 6000 ligações
e 8000 unidades de energia

00:04:03.938 --> 00:04:07.527
e recomeçar o sistema
com três quartos da energia em A

00:04:07.527 --> 00:04:10.077
e um quarto em B.

00:04:10.127 --> 00:04:14.337
Descobrimos que a hipótese de A
adquirir espontaneamente mais energia

00:04:14.367 --> 00:04:16.517
é um número minúsculo.

00:04:17.247 --> 00:04:22.278
Os objetos do nosso quotidiano
têm muitíssimo mais partículas do que este.

00:04:22.308 --> 00:04:25.920
A hipótese de um objeto quente
no mundo real ficar mais quente

00:04:25.920 --> 00:04:28.011
é ridiculamente pequena.

00:04:28.011 --> 00:04:30.409
Nunca acontece.

00:04:30.409 --> 00:04:31.528
O gelo derrete,

00:04:31.528 --> 00:04:32.918
as natas misturam-se,

00:04:32.918 --> 00:04:34.676
e os pneus esvaziam-se

00:04:34.676 --> 00:04:39.542
porque esses estados têm mais energia
repartida que o seu estado original.

00:04:39.882 --> 00:04:43.630
Não há nenhuma força misteriosa
obrigando o sistema a uma entropia maior.

00:04:43.630 --> 00:04:48.928
É simplesmente que a entropia mais alta,
estatisticamente, é sempre mais provável.

00:04:48.928 --> 00:04:52.480
É por isso que chamamos à entropia
"a flecha do tempo".

00:04:52.520 --> 00:04:56.739
Se a energia tiver a oportunidade
de se difundir, difundir-se-á.