O que é entropia? - Jeff Phillips: material de estudo de inglês

There's a concept that's crucial to chemistry and physics. Frases

Existe um conceito que é crucial para a química e a física.

It helps explain why physical processes go one way and not the other. Notas

Ele ajuda a explicar por que os processos físicos seguem em uma direção e não na outra.

Why ice melts,

Por que o gelo derrete,

why cream spreads in coffee,

por que o creme se espalha no café,

why air leaks out of a punctured tire.

por que o ar vaza de um pneu furado.

It's entropy,

É a entropia,

and it's notoriously difficult to wrap our heads around. Figurado

e é notoriamente difícil de entender.

Entropy is often described as a measurement of disorder. Discurso

A entropia é frequentemente descrita como uma medida de desordem.

That's a convenient image,

Essa é uma imagem conveniente,

but it's unfortunately misleading.

mas infelizmente é enganosa.

For example,

Por exemplo,

which is more disordered?

qual é mais desordenado?

A cup of crushed ice

Um copo de gelo picado

or a glass of room temperature water?

ou um copo de água em temperatura ambiente?

Most people would say the ice,

A maioria das pessoas diria o gelo,

but that actually has lower entropy.

mas na verdade ele tem menor entropia.

So here's another way of thinking about it, Discurso

Então aqui está outra maneira de pensar sobre isso,

through probability.

através da probabilidade.

This may be trickier to understand,

Isso pode ser mais difícil de entender,

but take the time to internalize it, Frases

mas reserve um tempo para internalizá-lo,

and you'll have a much better understanding of entropy. Gramática

e você terá uma compreensão muito melhor da entropia.

Consider two small solids,

Considere dois pequenos sólidos,

which are comprised of six atomic bonds each. Vocabulário

que são compostos por seis ligações atômicas cada.

In this model,

Neste modelo,

the energy in each solid is stored in the bonds.

a energia em cada sólido é armazenada nas ligações.

Those can be thought of as simple containers, Frases

Estas podem ser pensadas como recipientes simples,

which can hold indivisible units of energy,

que podem conter unidades indivisíveis de energia,

known as quanta. Cultura

conhecidas como quanta.

The more energy a solid has,

Quanto mais energia um sólido tem,

the hotter it is.

mais quente ele é.

It turns out that there are numerous ways that the energy can be distributed in the two solids Notas

Acontece que existem inúmeras maneiras de distribuir a energia nos dois sólidos

and still have the same total energy in each.

e ainda ter a mesma energia total em cada um.

Each of these options is called a microstate. Cultura

Cada uma dessas opções é chamada de microestado.

For six quanta of energy in solid A

Para seis quanta de energia no sólido A

and two in solid B,

e dois no sólido B,

there are 9,702 microstates.

existem 9.702 microestados.

Of course,

Claro,

there are other ways our eight quanta of energy can be arranged.

existem outras maneiras de nossos oito quanta de energia serem arranjados.

For example,

Por exemplo,

all of the energy could be in solid A

toda a energia poderia estar no sólido A

and none in B,

e nenhuma no B,

or half in A and half in B.

ou metade no A e metade no B.

If we assume that each microstate is equally likely, Gramática

Se assumirmos que cada microestado é igualmente provável,

we can see that some of the energy configurations have a higher probability of occurring than others. Frases

podemos ver que algumas das configurações de energia têm uma probabilidade maior de ocorrer do que outras.

That's due to their greater number of microstates. Frases

Isso se deve ao seu maior número de microestados.

Entropy is a direct measure of each energy configuration's probability.

A entropia é uma medida direta da probabilidade de cada configuração de energia.

What we see is that the energy configuration in which the energy is most spread out between the solids Gramática

O que vemos é que a configuração de energia na qual a energia está mais espalhada entre os sólidos

has the highest entropy.

tem a maior entropia.

So in a general sense, Discurso

Portanto, em um sentido geral,

entropy can be thought of as a measurement of this energy spread.

a entropia pode ser pensada como uma medida desse espalhamento de energia.

Low entropy means the energy is concentrated.

Baixa entropia significa que a energia está concentrada.

High entropy means it's spread out.

Alta entropia significa que ela está espalhada.

To see why entropy is useful for explaining spontaneous processes Notas

Para ver por que a entropia é útil para explicar processos espontâneos

like hot objects cooling down,

como o resfriamento de objetos quentes,

we need to look at a dynamic system where the energy moves.

precisamos olhar para um sistema dinâmico onde a energia se move.

In reality,

Na realidade,

energy doesn't stay put. Figurado

a energia não fica parada.

It continuously moves between neighboring bonds.

Ela se move continuamente entre ligações vizinhas.

As the energy moves,

À medida que a energia se move,

the energy configuration can change.

a configuração de energia pode mudar.

Because of the distribution of microstates,

Devido à distribuição de microestados,

there's a 21% chance that the system will later be in the configuration Gramática

há 21% de chance de que o sistema mais tarde esteja na configuração

in which the energy is maximally spread out. Frases

na qual a energia está espalhada ao máximo.

There's a 13% chance that it'll return to its starting point Frases

Há 13% de chance de que ele retorne ao seu ponto de partida

and an 8% chance that A will actually gain energy.

e 8% de chance de que A realmente ganhe energia.

Again,

Novamente,

we see that because there are more ways to have dispersed energy and high entropy Gramática

vemos que, como há mais maneiras de ter energia dispersa e alta entropia

than concentrated energy,

do que energia concentrada,

the energy tends to spread out.

a energia tende a se espalhar.

That's why if you put a hot object

É por isso que se você colocar um objeto quente

next to a cold one,

perto de um frio,

the cold one will warm up

o frio vai esquentar

and the hot one will cool down.

e o quente vai esfriar.

But even in that example, Gramática

Mas mesmo nesse exemplo,

there is an 8% chance that the hot object would get hotter.

há 8% de chance de o objeto quente ficar mais quente.

Why doesn't this ever happen in real life?

Por que isso nunca acontece na vida real?

It's all about the size of the system. Frases

É tudo uma questão do tamanho do sistema.

Our hypothetical solids only had six bonds each.

Nossos sólidos hipotéticos tinham apenas seis ligações cada.

Let's scale the solids up to 6,000 bonds Verbos frasais

Vamos aumentar os sólidos para 6.000 ligações

and 8,000 units of energy.

e 8.000 unidades de energia.

And again,

E novamente,

start the system with three quarters of the energy in A

inicie o sistema com três quartos da energia em A

and one quarter in B.

e um quarto em B.

Now we find that the chance of A spontaneously acquiring more energy Vocabulário

Agora descobrimos que a chance de A adquirir mais energia espontaneamente

is this tiny number.

é este número minúsculo.

Familiar everyday objects have many, Gramática

Objetos familiares do dia a dia têm muitas,

many times more particles than this.

muitas vezes mais partículas do que isso.

The chance of a hot object in the real world

A chance de um objeto quente no mundo real

getting hotter is so absurdly small, Gramática

ficar mais quente é tão absurdamente pequena,

it just never happens.

que simplesmente nunca acontece.

Ice melts, Discurso

O gelo derrete,

cream mixes in,

o creme se mistura,

and tires deflate

e os pneus murcham

because these states have more dispersed energy than the originals.

porque esses estados têm mais energia dispersa do que os originais.

There's no mysterious force nudging the system towards higher entropy. Figurado

Não há uma força misteriosa empurrando o sistema em direção a uma entropia maior.

It's just that higher entropy Intenção

É apenas que uma entropia maior

is always statistically more likely.

é sempre estatisticamente mais provável.

That's why entropy has been called time's arrow. Figurado

É por isso que a entropia foi chamada de flecha do tempo.

If energy has the opportunity to spread out, Gramática

Se a energia tem a oportunidade de se espalhar,

it will.

ela o fará.