Terceira Lei da Termodinâmica

A termodinâmica é uma área de estudo da física que avalia e analisa os efeitos que a mudança de temperatura juntamente com a pressão e o volume causam em sistemas em uma escala macroscópica, ou seja, que seja possível de serem visualizado a olho nu. Trata-se de algo bastante importante e que possibilitou a criação de diversas máquinas e equipamentos responsáveis pelo desenvolvimento das cidades e da produção industrial como a conhecemos, entre outras coisas.

A seguir, saiba tudo sobre a terceira lei da termodinâmica, qual seu conceito e as polêmicas que a rodeiam até hoje.

Leis da Termodinâmica

Antes de partirmos diretamente para a terceira lei da termodinâmica, vamos relembrar um pouco sobre o conceito geral e quais são as duas leis que a intercedem. Tudo começou com o estudioso e cientista Guericke, que em 1650 desenvolveu o que é considerado com o a primeira bomba a vácuo do mundo.

A construção da bomba nasceu da necessidade que existia na época de compreender se algo realmente acontecia nestas condições, já que Aristóteles, antigo pensador, havia dito que nada era vazio, e que a natureza tinha horror do vácuo. Depois de Guericke, outros cientistas resolveram analisar a bomba a vácuo e perceberam que ali existia o volume, a pressão e também a temperatura. Através do estudo destes elementos nasceu a conhecida Lei de Boyle, que indica que o volume e a pressão de um sistema físico são sempre inversamente proporcionais.

Daí foram surgindo outros experimentos e conhecimentos, como por exemplo, os resultantes do forno de pressão e das válvulas a vapor que foram desenvolvidas posteriormente para aliviar a pressão interna de sistema físico qualquer e evitar que explosões venham a acontecer. Ou seja, a partir da primeira ideia de Guericke, com o intuito de compreender melhor o universo, surgiram novos conhecimentos e entendimentos, chegando ao ponto da criação da primeira máquina a vapor do mundo em 1697, pelo engenheiro Thomas Savery.

Podemos dizer, portanto que o estudo da termodinâmica e o conhecimento a respeito de como a pressão, a mudança de temperatura e o volume funcionavam dentro de um sistema, possibilitou a criação de máquinas que utilizando estes elementos produzia trabalho, fazendo com que toda a indústria pudesse se desenvolver.

A Terceira lei da termodinâmica

Anos depois das primeiras análises, surgiram as Leis da termodinâmica: a Lei Zero, a Primeira Lei, a segunda e a terceira. Veja a seguir:

• A Lei Zero fala sobre o equilíbrio existente entre dois sistemas, a primeira fala a respeito do valor dos processos e principalmente sobre a conservação de energia.
• A segunda lei fala sobre a viabilidade dos processos, sendo que alguns podem ocorrer somente em uma direção e jamais na oposta e por último. De forma mais simples, é possível dizer que a segunda lei fala sobre a origem da entropia, das mudanças químicas e da energia livre.
• A terceira lei da termodinâmica vem para ajudar a compreender como tudo acontece e estabelece um ponto absoluto para referência para que a entropia seja determinada.

A terceira lei da termodinâmica surgiu dos estudos de MX Planck e Walther Nernst, que mesmo trabalhando de forma distinta, tentaram estabelecer princípios físicos que se tornassem a terceira lei da termodinâmica. Isso ocorreu durante os anos de 1906 e 1912, depois de já haver amplo conhecimento das duas primeiras leis.

De forma simples, podemos dizer que a terceira lei afirma que quando a temperatura de um sistema com cristal perfeito se aproxima de zero, a entropia também se aproximará de zero, providenciando assim um ponto de referência que seria absoluto para determinar a entropia. A partir do ponto zero, a entropia seria considerada absoluta. Isso pode ser demonstrado da seguinte forma:

T (temperatura) → 0K, S0 = 0

Com isso, seria possível calcular qual seria o ponto zero da entropia e qual seria o meio de obtenção tanto para a entropia absoluta quanto para a medida da entropia. Para Nernst isso aconteceria sempre em cristais perfeitos, porém com o passar dos anos verificou-se que esta lei é válida somente para gases.

Mas já a partir de 1930, Franz Simon, reavaliou a lei, demonstrando que nenhuma das hipóteses acontecia em experimentos realizados com o vidro ou com cristais puros. Mais tarde, outros cientistas também verificaram que a Terceira lei da Termodinâmica só se aplica a gases e jamais a sólidos ou a líquidos. Por este motivo, até hoje, muito se debate a respeito e muitos físicos não consideram a terceira lei da termodinâmica como uma verdadeira lei, mas somente como uma regra.

Muitos físicos e cientistas continuam tentando provar ou questionar a terceira lei, porém até agora não se chegou a uma conclusão final. Portanto, é possível encontrar literatura que a considere como uma lei ao mesmo tempo em que em outros livros ela não é levada como tal.