PUBLICIDADE
Um dos assuntos em física de maior complexidade para uma grande maioria dos alunos é a entropia. Talvez pelo modo como o professor o aborde ou talvez pela falta de atividades práticas na sala de aula. Como forma de tornar a aula interessante, o professor deve utilizar-se de diferentes meios e artifícios para prender a atenção do aluno nas suas aulas.
A atividade proposta abaixo tem por finalidade levar para dentro da sala de aula algo simples e que ajude os alunos a compreenderem de forma mais clara o assunto estudado até o momento. Dessa forma, podemos dizer que a atividade é bastante simples e bem interessante, principalmente porque mostra um aspecto moderno da física, oriundo da termodinâmica.
Para construir a atividade prática, vamos precisar de:
- duas caixas de fósforos vazias
- cola branca
- feijões de cores diferentes (preto e marrom)
Montando o recipiente da atividade
Primeiramente, separe 20 unidades de cada cor de feijão. Em seguida, cole as duas caixas de fósforos. Faça uma abertura no meio das duas caixas, como mostra a figura abaixo, que permita a passagem dos feijões.
Realizando a atividade
Inicialmente, coloque os vinte feijões marrons numa gaveta, deixando a outra vazia, como mostra a figura abaixo.
Podemos ver na figura acima que os feijões estão em ordem, ou seja, todos os feijões estão dispostos em uma só gaveta. Dessa forma, podemos dizer que a entropia do sistema é pequena. Agora feche as gavetas com as caixas correspondentes e agite o conjunto.
Ao realizar a atividade é importante que a caixa de fósforos esteja sobre uma mesa, de forma que a caixa não se incline para que a simetria do sistema não seja alterada.
A figura abaixo nos mostra a simulação da forma como deve ser feita a agitação térmica da caixa de fósforos sobre a mesa. As setas vermelhas indicam as direções nas quais o movimento deve ser realizado.
Em seguida, abra as caixas de fósforos e veja como ficou a distribuição dos feijões dentro das caixas. É a mesma? O que mudou?
Agite um pouco e observe, repetindo o procedimento várias vezes. O que acontece com a entropia do sistema? Se você agitar mais vigorosamente, o que acontece? O que significa, em física, “agitar mais vigorosamente”? Se você aumentar ou diminuir a abertura entre as caixinhas, ou fizer a substituição dos feijões por grãos menores, como por exemplo, lentilhas, o que ocorrerá? Qual o significado físico dessas alterações?
Em um momento seguinte, distribua 20 feijões-pretos de um lado e 20 feijões marrons de outro lado. Observe que há uma ordem novamente no sistema: cada cor em uma caixinha. Vejamos a figura abaixo:
Repita todo o procedimento feito anteriormente e tente responder os mesmos questionamentos. Conclusão: suas observações estão de acordo com o enunciado de Boltzmann da 2º lei da termodinâmica? A entropia do sistema variou? Houve equilíbrio térmico? Discuta com seus estudantes e seus colegas.
Por Domiciano Marques
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola