17.6 Comente a respeito da afirmação: “O calor produz um movimento ao acaso, mas o trabalho produz um movimento direcionado”.
Passo 1
O enunciado pede para a gente comentar a afirmação “O calor produz um movimento ao acaso, mas o trabalho produz um movimento direcionado”. Isso envolve conceitos de termodinâmica: definição de calor e trabalho, qualidade da energia transferida e a ligação com entropia.
Passo 2
Calor e trabalho são dois modos de transferência de energia de um sistema para o outro.
- Calor (
) é energia que flui por diferença de temperatura, agitando moléculas de forma caótica e desordenada. - Trabalho (
) é energia que flui quando uma força atua ao longo de um deslocamento, imprimindo um movimento coerente e ordenado.
Passo 3
A noção de “qualidade” da energia se liga à entropia. Calor irreversível aumenta a entropia do universo, pois dispersa energia em muitos graus de liberdade. Num processo reversível, temos
ou seja, calor está diretamente associado a variações de entropia. Já o trabalho reversível não gera entropia (
), pois transfere energia sem espalhar de modo desordenado entre as moléculas.
Passo 4
Vamos ver dois exemplos para fixar a ideia:
- Num pistão, comprimir o gás lentamente (trabalho) empurra todas as partículas na mesma direção, sem aumentar muito a aleatoriedade.
- Se você aquecer o gás (calor), está injetando energia em cada partícula de modo randômico: algumas aceleram mais, outras menos, aumentando a desordem.
Resposta
A frase capta bem a diferença entre os dois processos: calor transfere energia distribuindo-a de forma aleatória entre os graus de liberdade (movimento ao acaso) e tende a aumentar a entropia; trabalho transfere energia através de forças que induzem movimento coletivo coerente (movimento direcionado) e, idealmente, sem aumento de entropia.