Por que a entropia de uma sistema no zero absoluto é considerada igual a zero?
Passo 1
Beleza, então a pergunta é: “Por que a entropia de um sistema no zero absoluto é considerada igual a zero?” Vamos trabalhar com o conceito de entropia, que é uma medida da desordem ou da quantidade de informação necessária para descrever um sistema. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre a Teoria da Termodinâmica, especificamente a Terceira Lei da Termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o zero absoluto. O zero absoluto é a temperatura mais baixa possível, que é
(Kelvin), ou
. Nesta temperatura, teoricamente, as partículas de um sistema estão na menor energia possível, praticamente sem movimento.
Passo 3
Agora, vamos introduzir a Terceira Lei da Termodinâmica. Essa lei afirma que à medida que a temperatura de um sistema se aproxima do zero absoluto, a entropia do sistema também se aproxima de um valor mínimo constante. Em muitos casos, especialmente em cristais perfeitos, esse valor mínimo é zero.
Passo 4
Um cristal perfeito no zero absoluto tem uma única configuração possível para suas partículas – ou seja, há perfeita ordem e nenhuma desordem. Como a entropia mede a desordem, se não há desordem, a entropia é zero. Matemáticamente, podemos representar isso como:
onde
é a entropia e
é a temperatura.
Passo 5
Portanto, combinando tudo isso, no zero absoluto, não há energia térmica para causar desordem no sistema. As partículas estão perfeitamente ordenadas, resultando em uma entropia de zero. Isso está de acordo com a Terceira Lei da Termodinâmica, que nos diz que a entropia de um cristal perfeito no zero absoluto é zero.
Resposta
A entropia de um sistema no zero absoluto é considerada igual a zero porque, segundo a Terceira Lei da Termodinâmica, a desordem do sistema atinge seu mínimo absoluto quando a temperatura chega a
, resultando em uma entropia nula.