Desde o final do século 19, os físicos sabem que a transferência de energia de um corpo para outro está associada à entropia. Rapidamente ficou claro que essa quantidade é de fundamental importância, e assim começou sua ascensão triunfante como uma quantidade teórica útil na física, química e engenharia. Contudo, muitas vezes é muito difícil de medir. O professor Dietmar Block e Frank Wieben da Kiel University (CAU) conseguiram medir a entropia em plasmas complexos, como relataram recentemente na renomada revista científica Cartas de revisão física . Em um sistema de micropartículas carregadas dentro deste gás ionizado, os pesquisadores foram capazes de medir todas as posições e velocidades das partículas simultaneamente. Desta maneira, eles foram capazes de determinar a entropia, como já foi descrito teoricamente pelo físico Ludwig Boltzmann por volta de 1880.

Equilíbrio termodinâmico surpreendente no plasma

"Com nossos experimentos, fomos capazes de provar que no importante sistema modelo de plasma complexo, os fundamentos da termodinâmica são cumpridos. O que é surpreendente é que isso se aplica a micropartículas em um plasma, que está longe do equilíbrio termodinâmico, "explica o estudante de doutorado Frank Wieben. Em seus experimentos, ele é capaz de ajustar o movimento térmico das micropartículas por meio de um feixe de laser. Usando microscopia de vídeo, ele pode observar o comportamento dinâmico das partículas em tempo real, e determinar a entropia das informações coletadas.

"Assim, lançamos as bases para futuros estudos fundamentais sobre termodinâmica em sistemas fortemente acoplados. Estes também são aplicáveis ​​a outros sistemas, "diz o professor Dietmar Block, do Instituto de Física Experimental e Aplicada do CAU. A origem desse sucesso pode ser atribuída em grande parte aos resultados e às técnicas de diagnóstico.

Explicando a entropia com um experimento com água

Um experimento diário ilustra a entropia:se você despejar um recipiente de água quente em um recipiente de água fria, a mistura é mais fria do que a água quente, e mais quente do que a água fria. Contudo, você não pode desfazer esse processo - é irreversível:a água em temperatura média não pode ser dividida em um recipiente com água quente e um recipiente com água fria.

A razão da irreversibilidade desse processo é a entropia. A segunda lei da termodinâmica afirma que a entropia em um sistema fechado nunca diminui com o tempo. Portanto, a mistura de água quente e fria deve aumentar a entropia. Alternativamente, a entropia também pode estar associada ao grau de desordem ou aleatoriedade. Em termos altamente simplificados, você poderia dizer que os sistemas não mudam para um estado mais ordenado por si próprios. Alguém tem que criar o pedido, mas a desordem pode surgir por si mesma.