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 ( \delta Q) é energia que flui por diferença de temperatura, agitando moléculas de forma caótica e desordenada.
  • Trabalho ( \delta W) 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
\mathrm{d}S = \frac{\delta Q_{\mathrm{rev}}}{T}\,,
ou seja, calor está diretamente associado a variações de entropia. Já o trabalho reversível não gera entropia ( \Delta S=0), 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.

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