domingo, 15 de março de 2009

SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA - A MÁ FÉ CRIACIONISTA PROSSEGUE (PARTE 1)

Introdução:

Desfazer o mal que criacionistas causam ao aprendizado da ciência é uma empreitada difícil.

Muitos mitos surgem no mundo do criacionismo, tais como emprego errado de conceitos científicos, distorção de fatos, texto fora de contexto, invenções de dados, atribuindo frases falsas a autoria de cientistas, frases pinçadas espertamente e preenchidas com retórica vazia, argumentos de autoridade, falácias e sofismas.

Desse modo, atacam teorias científicas ora confirmadas a fim de que com isso ganhem respaldo para que suas crenças sejam vistas como única forma de explicar o mundo natural.

Em muito isso confunde o público leigo e estudantes de nível básico e fundamental. Tal prática deveria ser proibida pelo Ministério da Educação, uma vez que formam e informam mal os estudantes, violam direitos fundamentais de crença, uma vez que os maiores opositores de teorias científicas se tratam de cristãos protestantes que a todo custo querem impor o ensino do criacionismo em escolas e universidades a fim de fazer proselitismo de suas crenças.

A implicação deste tipo de atitude é séria. Em primeiro plano, o criacionismo em nada contribui com a ciência, aliás, é um dessesviço a esta. Seu alvo principal são os jovens que ainda não possuem formação adequada para refutar as besteiras que são propagadas por essa vertente religiosa que sorrateiramente quer invadir os meios escolares e em vez de ensinar querem doutrinar, ou seja, tolher a capacidade de pensar e de raciocinar do ser humano por meio da crendice, da ignorância, da intolerância, do fanatismo e da tirania.

Penso que se o Brasil deseja ser um país de primeiro mundo deveria começar por manter-se firme na separação Estado/igreja e combater essa onda de obscurantismo importada dos meios cristãos fundamentalistas norte-americanos e de uma vez por todas acabar com essa vergonha nacional de tolerar crença religiosa travestida de ciência, que somente formará robôs que dirão “foi deus”.

Sei que sou uma gota no oceano da ignorância deste país onde a palavra de um curandeiro vale mais que a de um especialista na área. Mas não custa tentar cada um fazer a sua parte.

Vejamos a pérola abaixo:

http://ronaldoxavier.blogspot.com/2007/07/segunda-lei-da-termodinmica-e-suas.html


A Segunda Lei da Termodinâmica e suas implicações na Teoria da Evolução

(Por: Ronaldo Xavier Pimentel Júnior)

Analisando este “brilhante” artigo, percebi uma série de impropriedades no que se refere aos termos científicos utilizados. Meus comentários seguem entre colchetes:


Muito se tem debatido acerca da Segunda Lei da Termodinâmica e suas implicações na teoria da evolução. Quando argumentamos que tal lei afronta diretamente a teoria da Evolução das Espécies de Charles Darwin automaticamente escutamos a resposta pronta de que a segunda lei só é válida para um sistema fechado, testaremos à veracidade dessa informação e verificaremos se essa é capaz de passar pelo crivo da prova cientifica.
Inicialmente gostaria de explicar o que é essa tal de Segunda Lei da Termodinâmica e porque ela tem causado tanta polêmica; segundo os professores Calçada e Sampaio temos o seguinte entendimento:A Segunda Lei da Termodinâmica têm um caráter estatístico, estabelecendo que os processos naturais apresentam um sentido preferencial de ocorrência, tendendo sempre o sistema espontaneamente para um estado de equilíbrio. Na verdade, a segunda lei não estabelece, entre duas transformações possíveis que obedecem à primeira lei, qual a que certamente acontece, mas sim a que tem maior probabilidade de acontecer.
[i]


[Primeiramente, devemos entender o que diz a primeira lei da termodinâmica.

Esta lei nada diz se o processo poderá ou não ocorrer, sendo que, somente aqueles, onde a energia se conserva, é que podem realizar-se (aspecto quantitativo).

Assim, nada diz sobre a espontaneidade dos processos, tema que será tratado pela segunda lei (aspecto qualitativo da termodinâmica).

A equação do primeiro princípio é dada por:

dQ = Uf-Ui + Ecf – Eci + Epf – Epi + dt

onde:

Uf-Ui – variação de energia do sistema. Esta variação de energia ocorre devido à variação na temperatura do sistema mantido a volume constante e é dada por Cv (Tf – Ti), sendo Cv a capacidade calorífica a volume constante e (Tf – Ti) a variação de temperatura absoluta (em graus kelvin);

Ecf – Eci - variação da energia cinética

Epf – Epi – variação da energia potencial

Estas variações de energia são funções de estado do sistema, ou seja, não interessa seu caminho, apenas os estados inicial e final.

dQ – calor trocado com vizinhança (fluxo de calor instantâneo)

dt – trabalho realizado contra a vizinhança

Assim, a equação acima pode ser escrita como

dQ = Ef - Ei + dt

onde Ef – Ei é a variação da energia total do sistema.

Logo, a primeira lei pode ser entendida como aplicável a todo e qualquer processo natural que decorre entre estados de equilíbrio, ou seja, a energia será conservada em todos os processos.

Todavia, pela teoria da relatividade tem-se que dE = dm c^2, que implica dizer que massa e energia se relacionam. Assim, se a energia de um sistema varia, sua massa também variará. Mas essa variação de massa é tão pequena para a nossa escala que podemos desconsiderá-la.

Quanto ao enunciado de Clausius, de que a energia do universo é constante, isso ocorre devido ao fato de que o universo é composto de uma miríade de sistemas.

Caso consideremos um sistema e a sua vizinhança, um aumento da energia do sistema será acompanhado da diminuição da energia em suas vizinhanças, o que está plenamente compatível e é decorrência da primeira lei da termodinâmica.

Da primeira lei decorre o conceito de entalpia de um sistema que demonstra que em um processo a pressão constante o calor extraído da vizinhança e igual à variação da entalpia do sistema, ou seja:

(Uf – pf Vf) - ( Ui – piVi) = Qp

logo:

Hf – Hi = Qp = Cp (Tf – Ti)

A pressão e o volume dependem do estado do sistema, logo pV é uma função de estado do sistema, sendo que a variação de entalpia do sistema também será uma função de estado.

A relação entre Cp (fácil de ser medido) e Cv (difícil de ser medido) é denominada relação de Mayer e é dada por:

Cp – Cv = R

Em segundo ponto, devemos entender o que significa a segunda lei da termodinâmica.

Esta lei se baseia na assimetria do comportamento natural, apresentando um caráter estatístico na evolução espontânea de um sistema, segundo um sentido preferencial que tende ao estado de equilíbrio.

De acordo com esta lei, nas transformações naturais, a energia se degrada de uma forma organizada para uma forma desordenada a qual é a energia térmica e tem relação com o fato de que o calor não passa espontaneamente de um corpo para outro de temperatura mais alta.

Daí o enunciado de Kelvin Planck referente á impossibilidade de se construir uma máquina que opere em ciclos e converta integralmente calor em trabalho.

Os fenômenos naturais possuem a tendência de evoluir para estados de maior desordem (será visto mais adiante quando da relação entre entropia e desordem) e, conseqüentemente de maior entropia. Assim, transformações naturais aumentam a entropia do universo.

A variação da entropia pode ser entendida como a medida de ineficácia da energia do sistema em sua evolução natural, que é a diminuição da possibilidade de se conseguir energia útil ou trabalho do mesmo.

A variação de entropia também é uma função de estado e tem relação com o aspecto qualitativo de uma transformação, ou seja, se é espontânea ou não.

Sua fórmula é dada por:

Sf – Si = dQ/T ≥ 0

Sf – Si - variação da entropia

dQ - calor trocado com vizinhança (fluxo de calor instantâneo)

T - temperatura absoluta

A entropia também mede o grau de reversibilidade de um processo e a probabilidade de determinado fenômeno ocorrer.]

Pelo conceito em si já percebemos que não é dada à suposta devida importância ao tal sistema fechado, uma vez que nem se quer encontramos menção a tal sistema no enunciado acima. Mas no momento devido estaremos comentando o que seria o tal sistema fechado e qual seria a sua importância.

[Na teoria termodinâmica há processos reversíveis (na verdade não existem na natureza) e irreversíveis (todos os processos, se vistos como um todo).

Na maioria dos sistemas, a entropia tende a aumentar com o passar do tempo. Isto é baseado no fato de que há uma quantidade limitada de energia livre em qualquer sistema fechado.

Uma vez que uma energia é usada para fazer trabalho (e deste modo produzir ordem), ela se tornaria inacessível para realizar qualquer trabalho futuro, portanto, a ordem produzida tende a colapsar com o passar do tempo.

Posso usar energia para fazer trabalho e construir uma casa, por exemplo. Mas uma vez que a energia é consumida, a casa começará a se deteriorar e sucumbirá em desordem, a não ser que eu continue gastando mais energia livre para mantê-la em pé.

Na ausência de energia livre adicional, a casa eventualmente colapsará. E a menos que eu adicione energia ao sistema através da realização de mais trabalho, os pedaços colapsados nunca serão reunidos novamente.

O sistema sempre tende na direção da desordem, não do aumento da ordem (busca por um estado mais baixo de energia sob determinadas condições).

Este aumento da desordem ou entropia é a essência da Segunda Lei.]

Gostaria de citar o entendimento dos professores Halliday, Resnick e Walker sobre a Segunda Lei da Termodinâmica:
O mundo é cheio de eventos que acontecem em uma direção mas nunca na oposta. Estamos tão acostumados com isso que os achamos “óbvios”, quando acontecem na direção “certa”, mas ficaríamos totalmente desnorteados se acontecessem no outro sentido.
[ii]


O que vemos portanto é que temos infindáveis exemplos de aplicação da segunda lei em nosso cotidiano, pois parece que tudo ao nosso redor tende a naturalmente se desorganizar, ou seja, não é necessário um projeto para que seu quarto fique bagunçado, naturalmente isso ocorre, no decorrer do tempo você vê que seu quarto, sua casa e tudo ao seu redor vão se desorganizando, isso é algo extremamente comum e natural, ainda que o seu quarto e a sua casa não sejam a rigor um sistema fechado. Mas talvez alguém diga: “Será possível que em determinado momento, no decorrer do dia meu quarto fique mais organizado?”. A resposta para essa pergunta é: Sim, é possível mas é altamente improvável, uma vez que a desordem naturalmente prevalece sobre a ordem.

[Xavier, o que você concebe por ordem ou desordem? Cada estado dentro do “quarto desarrumado” tem a mesma probabilidade de ocorrer.

Por exemplo:

Sejam bolas os números: 1,2,3,4,5,6 nelas impressos. Qual a probabilidade de que tiremos as bolas nesta seqüência? É exatamente a mesma de retirarmos 4,2,5,1,6,3, ou seja: 1/6!. Aos nossos olhos a seqüência 2 parece a mais provável, mas não o é.

Este “grau de bagunça” do quarto será compreendido, de modo mais claro, quando tratarmos da relação entre probabilidades e estatística com o conceito de entropia.

Mas, de antemão. avisamos que um quarto não se desarruma sozinho. Há necessidade de trabalho para que tal evento ocorra.

Mesmo se o caso se refira à deterioração da construção. Haverá reações químicas, trabalhos de dilatação e contração de estruturas, ação de bactérias, choques provocados por vento, etc.

Tanto em processos físicos como em químicos há questões energéticas envolvidas.

Para o caso do quarto, seria de se estranhar que repentinamente as coisas saíssem do estado em que se encontram (livros pulando da estante, roupas saindo do guarda-roupa, etc.).

Caso o quarto fosse completamente esterilizado de germes e colocado em um sistema fechado, completamente isolado de qualquer possibilidade que venha a ocorrer um processo de ordem física ou química, não ocorreria essa tendência de deterioração, pois o quarto estaria em seu estado mais baixo de energia. Logo, manter-se-ia assim por toda a eternidade.

O quarto tende à deterioração porque há agentes realizando trabalho (eu fazendo bagunça, poeira caindo por ação da gravidade, bactérias, fungos, aracnídeos e insetos se alimentando de matéria orgânica, ação do calor, de ventos, de chuva, etc).

Da forma que você coloca, Xavier, as coisas parecem se desorganizar sozinhas; isto seria uma violação da segunda lei, embora ela preveja que poderia haver estados de rearranjo molecular, os quais fizessem a porta do guarda-roupa se abrir e um suéter pular lá de dentro sobre minha cama.

Talvez a força divina fosse capaz de realizar esse feito.]

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