Um professor de física da Universidade de Sevilha conseguiu resolver um problema de termodinâmica com mais de um século, apresentando uma nova prova que não só simplifica um dos pilares da física, como também desafia uma ideia defendida por Albert Einstein.
O estudo de José María Martín Olalla, publicado na revista científica The European Physical Journal Plus, foca-se no teorema do calor de Nernst. Este teorema, formulado em 1905, afirma que à medida que a temperatura de um sistema se aproxima do zero absoluto, a troca de entropia (uma medida de desordem) também se aproxima de zero. A nova abordagem consegue provar este teorema usando apenas a segunda lei da termodinâmica, que postula que a desordem do universo está sempre a aumentar.
Um debate histórico entre gigantes da ciência
A discussão sobre o teorema de Nernst começou no início do século XX, quando os cientistas investigavam o comportamento da matéria perto do zero absoluto (–273,15 °C). Em 1912, Walther Nernst, que viria a ganhar o Prémio Nobel da Química em 1920, argumentou que seria impossível atingir o zero absoluto. A sua lógica era que, se fosse possível, alguém poderia construir uma máquina que usasse o zero absoluto como um refrigerador para converter todo o calor em trabalho, violando a lei do aumento da entropia.
No entanto, Einstein discordou. Para ele, uma máquina do género nunca poderia ser construída na realidade e, por isso, não representava uma ameaça à segunda lei da termodinâmica. Desta forma, Einstein separou o teorema de Nernst da segunda lei, tratando-o como um terceiro princípio independente da termodinâmica.
A nova prova que muda o paradigma
O trabalho de Martín Olalla, conforme detalhado pela Universidade de Sevilha, reintroduz a máquina hipotética de Nernst na discussão, mas com uma abordagem diferente. A nova prova defende que a segunda lei da termodinâmica exige que essa máquina exista de uma forma "virtual", o que significa que não consumiria calor, não produziria trabalho e não violaria nenhuma regra.
Ao combinar esta máquina virtual com a definição do zero absoluto através de um "termómetro de Carnot", a demonstração chega a duas conclusões fundamentais: as trocas de entropia aproximam-se de zero à medida que a temperatura se aproxima do zero absoluto, e o próprio zero absoluto é inatingível.
"Um problema fundamental na termodinâmica é distinguir a sensação de temperatura, o quente e o frio, do conceito abstrato de temperatura como uma grandeza física", explicou Martín Olalla. "A segunda lei da termodinâmica oferece uma ideia mais concreta do que é o zero natural da temperatura. A ideia não está relacionada com nenhuma sensação, mas sim com essa máquina imaginada por Nernst, que tem de ser virtual. Isto muda radicalmente a abordagem para provar o teorema."
Curiosamente, o professor revela que os seus alunos de termodinâmica foram os primeiros a ver esta nova prova. "Espero que, com esta publicação, a prova se torne mais conhecida, mas sei que o mundo académico tem uma grande inércia", concluiu.
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