O exorcismo mais famoso da física

Ilustração: Catarina Bessell

Por Rafael Chaves

Nada na natureza contraria a segunda lei da termodinâmica. A não ser uma criatura imaginada pelo físico James Maxwell em 1871. Por violar uma aparente lei básica da física, ela ficou conhecida como “o demônio de Maxwell”.

A segunda lei implica que, na ausência de um agente externo, o fluxo de calor sempre se dá do quente para o frio, e nunca vice-versa. Ao colocarmos uma cerveja morna na geladeira, ela cede calor para o ar frio e gela.

Vista de outra forma, essa lei implica que a entropia, a medida da desordem de um sistema, nunca diminui. Voltemos à cerveja. Quanto mais quente, mais velocidade e liberdade têm suas moléculas e, portanto, maior a desordem e a entropia. Por isso, num dia de verão uma cerveja gelada logo esquenta fora do gelo. É o universo em seu caminho irreversível de aumento da entropia. Para contrariar essa tendência, é preciso gastar energia. Para que a geladeira transfira calor de seu interior frio (ordenado) para o ambiente externo quente (desordenado) e assim possa gelar a cerveja, ela precisa da energia elétrica (um agente externo).

Voltemos ao demônio de Maxwell. Imagine-o no meio de uma caixa dividida em dois compartimentos conectados por uma pequena janela, a qual ele pode abrir sem dispender energia. No compartimento esquerdo há gás frio, no direito, o mesmo gás a uma temperatura maior. Se abrirmos a janela que separa os gases, eles tenderiam a se misturar e atingir uma temperatura intermediária de equilíbrio. Ou seja, conforme a segunda lei, o gás quente cederia calor ao gás frio. O demônio, entretanto, pode reverter esta lógica.

Leia o texto completo no blog Ciência Fundamental, na Folha de São Paulo.