1) Nessa caixa, de um lado há um gás e do outro há o vácuo. Se retirarmos a separação veremos o gás se espalhar e ocupar todo o volume da caixa. Aí você fica, com a partição na mão, esperando que o gás volte a se concentrar só de um lado. Quando isso acontecer, você reporá a partição, restabelecendo a situação original. Espere sentado, lendo um bom livro de Física.
2) Temos duas canecas de alumínio, uma com 1 litro de água a 80oC e outra, com 1 litro de água a 20oC. Encostando uma na outra, a água quente esfria e a água fria esquenta até que ambas ficam na temperatura média de 50oC. Agora você fica esperando para ver se o inverso ocorre, passando calor, espontaneamente, de uma caneca para a outra, restabelecendo a situação original. Continue sentado, lendo seu livro.
Podemos citar inúmeros processos como esses: copos que se quebram ao cair no chão, pilhas de lanterna que se descarregam, gelo que se derrete dentro do guaraná e assim vai. O que todos esses processos têm em comum é que podem ocorrer em um sentido mas não ocorrem, espontaneamente, no sentido oposto. São processos de mão única. Em termos mais técnicos, eles são chamados de processos irreversíveis, pois não revertem espontaneamente.
No entanto, esses processos poderiam se dar em qualquer dos dois sentidos sem contrariar a Primeira Lei da Termodinâmica. Isto é, sem violar o princípio da conservação da energia. Veja, por exemplo, o caso dos canecos com água. Uma certa quantidade de calorias (energia térmica) passa da água quente para a fria até que as duas canecas ficam com a mesma temperatura. Se começarmos com as duas canecas com água a 50ºC e, por algum acaso, a mesma quantidade de calorias passar de um caneco para o outro, um caneco ficará a 80ºC e o outro a 20ºC. Como o calor perdido por um foi ganho pelo outro, teria havido conservação de energia. Mas, a gente sabe que esse processo inverso nunca ocorre.
A Segunda Lei da Termodinâmica expressa essa mania da natureza de estabelecer um sentido para os processos naturais espontâneos. Existem vários modos de enunciar essa Lei. Uma delas, devida a Rudolph Clausius, diz assim:
"É impossível haver transferência espontânea de calor de um objeto frio para outro mais quente."
Observe a condição "espontanea". Em sua geladeira, a todo instante passa calor de dentro para fora, resfriando o interior e aquecendo o exterior. Mas, isso só acontece se a geladeira estiver ligada na tomada e funcionando, isto é, consumindo energia elétrica. O processo, portanto, não é espontâneo, tem de ser induzido.
Fonte: www.fisica.ufc.br
A primeira lei da Termodinâmica é uma generalização do princípio de conservação da energia, incorporando no balanço energético a quantidade de energia trocada entre o sistema e a vizinhança na forma de calor. Esta lei não contém restrições quanto à direção do fluxo de energia entre dois sistemas. Por exemplo, esta lei permite tanto a passagem de energia na forma de calor de um corpo de temperatura maior a outro de temperatura menor quanto no sentido inverso. Na natureza observa-se que é possível a passagem espontânea de energia na forma de calor apenas de um corpo de temperatura maior a outro de temperatura menor. A segunda lei da Termodinâmica dá conta desta falta de correspondência.
A segunda lei da Termodinâmica pode ser enunciada da seguinte maneira (enunciado de Kelvin): É impossível realizar um processo cujo único efeito seja a produção de trabalho às custas da energia na forma de calor retirada de uma única fonte térmica. Note que a expressão único efeito significa que o processo deve ser cíclico. O fato de o processo ter que ser cíclico é importante. Pode-se perfeitamente imaginar um processo não cíclico através do qual a energia retirada de uma única fonte na forma de calor seja inteiramente transformada em trabalho. Por exemplo, se um gás com comportamento ideal se expande isotermicamente em contato com um reservatório térmico, absorvendo uma quantidade de energia na forma de calor e realizando um trabalho contra a vizinhança, como DU = 0, a quantidade de energia absorvida como calor é igual à energia perdida como trabalho.
Por outro lado, nenhuma lei natural impede que num processo cíclico energia na forma de trabalho seja convertida completamente em energia na forma de calor como, por exemplo, ao se forçar o movimento relativo de duas superfícies uma em relação à outra, quando existe atrito entre elas.
A segunda lei da Termodinâmica pode, também, ser enunciada da seguinte maneira (enunciado de Clausius): É impossível realizar um processo cujo único efeito seja a transferência de energia na forma de calor de uma fonte para outra a temperatura maior. Novamente, a expressão único efeito significa que o processo deve ser cíclico. Se o sistema não volta ao estado inicial, a transferência é perfeitamente possível. Por exemplo, um gás pode ser expandido isotermicamente em contato diatérmico com um reservatório à temperatura T1, absorvendo energia na forma de calor, comprimido adiabaticamente até que sua temperatura aumente para T2 e, finalmente, comprimido isotermicamente em contato diatérmico com um reservatório à temperatura T2 perdendo energia na forma de calor. Nada impede que o trabalho total seja nulo. Mas energia foi transferida na forma de calor de um reservatório a outro, de maior temperatura.
Fonte: www.ufsm.br