Inferimos pela intuição, confirmada pela Ciência, que a energia não poder ser criada ou destruída, apenas transformada em diferentes formas. Como cada uma dessas formas tem propriedades distintas, o domínio dessa distinção é essencial para o uso racional e eficiente da energia e de suas transformações.
Assim, algumas formas, denominadas “mais nobres”, como as energias mecânica e elétrica permitem transformações energéticas com alta eficiência para qualquer outra forma, enquanto energias “menos nobres”, como a térmica, por exemplo, o fazem com eficiência tão mais baixa quanto mais próxima estiver da temperatura ambiente.
Dessa maneira, a energia de um sistema flui naturalmente de uma forma mais nobre para uma menos nobre, tendendo para a forma mais degradada de energia que é o calor na temperatura ambiente. Se das formas mais nobres se pode extrair trabalho com boa eficiência, do calor na temperatura ambiente nada se pode fazer.
A ciência, através da “Segunda Lei da Termodinâmica”, trata dessa questão e indica um sentido preferencial para as transformações energéticas. Transformar energia mais nobre em menos nobre é o sentido privilegiado apontado por essa lei e pode ocorrer espontaneamente. É assim que fazemos para esquentar as mãos, esfregando-as convertemos trabalho em calor.
Uma outra maneira conveniente de se descrever essa lei é afirmando que os sistemas energéticos tendem para forma de energia mais desorganizada. Entenda-se aqui um sistema totalmente desorganizado ou caótico, como aquele que não apresenta nenhum padrão. Se algum padrão houver (como regiões contendo energia com nobrezas diferentes), algum grau de organização também estará presente nesse sistema.
Assim, criou-se o conceito de entropia, que é uma propriedade dos sistemas energéticos de valor correspondente ao seu estado de desorganização. Se em uma transformação a entropia de um sistema fechado (isolado) se mantém constante, temos aí um processo reversível (com eficiência 100%).
Qualquer outra possibilidade de transformação implica no aumento da entropia, como em uma xícara de café esfriando em uma sala. A rigor, como todos os processos reais são irreversíveis em maior ou menor grau, nenhum apresenta rendimento 100% e, assim, a entropia sempre aumenta 1.
Cada vez que misturamos distintas formas de energia dentro de um mesmo sistema aumentamos a sua desorganização e, com isso, a sua entropia. Tal fenômeno pode ocorrer espontaneamente, por exemplo, com a mistura de energia na forma de calor de diferentes temperaturas (café quente e ar frio da sala). Ou ainda com a mistura íntima de substâncias puras, como água e sal. Tais processos podem ser revertidos (o ar da sala esquentar o café ou a água salgada se separar em água doce e sal)2 e a entropia baixada, ambos à custa de energia nobre de fonte externa ao sistema.
1 Existe uma implicação interessante decorrente desse conceito que afirma ser esse resultado que dá sentido ao tempo. Assim, em um sistema fechado, “antes” corresponde ao estado mais organizado e “depois” ao menos organizado. Como a desorganização o tempo transcorre continuamente, sempre em um mesmo sentido.
2 Para tanto pode ser utilizado, respectivamente, um dispositivo chamado de “Bomba de Calor” e um processo de destilação.
Professor Mario Olavo Magno de Carvalho | Consultor da SER
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