O que é entropia?

Entropia é algo bastante diferente. Em poucas palavras, ela mede a “desorganização” dos sistemas físicos e é importante pois define quais processos são irreversíveis, nos dando a noção de passagem do tempo.

Considere os grãos de areia de uma praia. Imagine de quantas formas diferentes podemos organizá-los sem violar as leis da Física. Cada uma dessas configurações é conhecida como “microestado”, porém, perceba que muitas destas maneiras de organizar os grãos resultam em sistemas macroscopicamente iguais, pois não conseguimos diferenciar os grãos de areia.

Trocar a posição de dois grãos de areia em uma praia resulta na prática em manter a praia igual. E isto é fundamental, pois se considerarmos que todos os microestados têm a mesma probabilidade de ocorrer, estados macroscópicos que possuam muitos microestados equivalentes são mais prováveis.

A grandeza que mede a quantidade de microestados possíveis para uma determinada condição do sistema é a entropia. Desta definição já esperamos que os sistemas tendam a evoluir para estados com entropia alta, pois são mais prováveis. Porém, a Física diz mais que isso: a segunda lei da termodinâmica afirma que a entropia do sistema nunca pode diminuir!

Isto define dois tipos de processos: os reversíveis, que mantêm a entropia constante; e os irreversíveis, que aumentam a entropia. Isto acontece pois se um corpo vai de um estado A, para um estado B e a entropia não muda, então ele pode voltar pelos mesmos passos para o estado A. Porém, caso esse processo aumente a entropia, a segunda lei da termodinâmica proíbe o processo reverso e assim ele é irreversível.

Você pode pensar em um ovo sendo quebrado. Não esperamos que o ovo quebrado volte ao estado anterior, reconstruindo sua casca, este processo é irreversível. Estes processos são bastante interessantes pois eles nos dão a noção de tempo passando, já que um processo reverso é proibido, sabemos que uma xícara quebrando ao cair no chão está no sentido usual do tempo e cacos se tornando uma xícara deve ser um filme rodando ao contrário.

Porém quando o sistema chega ao estado de entropia máxima, ele entra no chamado equilíbrio térmico. Isto acontecerá inclusive para o universo como um todo, que segundo a teoria atual chegará na morte térmica, onde a matéria se concentra em materiais bastante entrópicos como buracos negros, que em um tempo infinitamente longo evaporarão, dando fim aos processos irreversíveis como um todo.