O que é entropia? - Reflexões para o Ensino de Ciências

## O QUE É ENTROPIA? - REFLEXÕES PARA O ENSINO DE CIÊNCIAS (*)

## Murilo Sodré Marques , Wanisson Silva Santana 1 2

- 1 Universidade Federal do Oeste da Bahia/Centro das Ciências Exatas e das Tecnologias/ murilo.sodre@ufob.edu.br

Palavras-chave : Entropia; Teoria da informação; Ensino de Ciências.

## Resumo expandido

Diferente da pressão ou da temperatura, o conceito de Entropia, embora compartilhe de abstração e importância semelhante ao conceito de energia, destoa desse último por não ser intuitivo, além da ambiguidade historicamente atrelada ao mesmo por conta dos desenvolvimentos relativos à segunda lei da Termodinâmica. Neste trabalho, buscamos promover uma reflexão sobre as discrepâncias existentes em torno da conceituação de Entropia em termos de desordem e seus impactos no processo de aprendizagem em todos os níveis de ensino, elencando outras possibilidades conceituais.

A ideia de Entropia surgiu no final do século XIX e foi introduzida com o objetivo de unificar interpretações, aparentemente contrastantes, envolvendo os conceitos de calor e trabalho. Naquela época, havia duas teorias conflitantes para explicar a obtenção de trabalho. Uma delas era baseada no princípio de CarnotKelvin, que estabelecia que o trabalho produzido dependia da diferença de temperatura entre uma fonte quente e uma fonte fria. Dizia-se que o trabalho dependia da qualidade (o que hoje denominamos propriedade intensiva). A outra visão adotava o princípio de Mayer-Joule, que estabelecia que o trabalho produzido era proporcional ao calor (o chamado equivalente mecânico do calor), e portanto o trabalho dependia da quantidade - o que hoje denominamos propriedade extensiva (Oliveira, 2014). Estas duas visões foram unificadas por Clausius, em 1850, quando ele arguiu que o conflito entre Carnot e Joule era somente aparente: um envolvia a conservação de algo (que não era calor e depois foi denominado energia) em transformações entre calor e trabalho mecânico; o outro envolvia a conversão de calor em energia, e a propriedade que o calor não pode fluir espontaneamente de um corpo mais frio para um corpo mais quente sem produzir uma alteração no resto do universo, formulando assim o conceito de Entropia (Lynskey, 2019), o qual pode pertencer a qualquer sistema desde que com algumas poucas partículas, incluindo assim quase tudo no universo, desde núcleos até superaglomerados de galáxias. Por outro lado, Lynskey (2019) afirma que 'diferente da pressão, temperatura ou energia, o conceito de entropia não é intuitivo, além de ser ambíguo, com razões históricas atreladas à segunda Lei da Termodinâmica que, por si só, tem sido permeada por interpretações por diferentes cientistas desde a sua formulação no século XIX' (p. 2). Leff (2012), por sua vez, argumenta que 'apesar de a utilização

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19 a 30 de julho de 2021 - Online

do conceito de energia poder ser desafiador neste contexto, o seu uso na Termodinâmica e sua conexão com o conceito de entropia parece estar envolto em certo mistério' (p. 28). Não é à toa que diversos autores têm apresentado propostas de reinterpretação ou contextualização da Entropia, tais como Leff (1996), Ben-Naim (2008), Borges (1999) e Lambert (2006). O que torna, por tanto, indispensável uma abordagem clara sobre tais conceitos ao longo de todo o ciclo regular de ensino, desde o primeiro contato do estudante com as ciências no final do ensino fundamental até a universidade.

De acordo com o conhecimento dos autores, ainda não há - até o momento uma tentativa de reavaliação do conceito de Entropia nos variados níveis brasileiros de ensino (seja em livros didáticos, seja em abordagens e metodologias de aprendizagem) de modo a abarcar todas as possibilidades. Assim, atinando ao impacto que a ambiguidade em torno do conceito de entropia pode trazer para o processo de ensino e aprendizagem, este trabalho tem como ponto central realizar uma exposição das perspectivas de analogias mais utilizadas pela comunidade científica. Uma vez que as motivações para o presente trabalho decorrem da experiência docente dos autores no ensino de graduação, mais especificamente das dificuldades encontradas durante a prática docente, optamos, em um primeiro momento, por levantar algumas reflexões no âmbito dos conceitos, visto que a discussão de Entropia sob a perspectiva estatística, por exemplo, fica a cargo das disciplinas do ciclo profissionalizante dos cursos de graduação em Física e áreas afins, reduzindo, quantitativamente, o público-alvo, e inviabilizando a possibilidade de uma análise baseada em dados. Seguindo esse procedimento, um dos principais aspectos que pudemos depreender é que, embora a ambiguidade inerente ao conceito de Entropia se apresente como um obstáculo em potencial para a aprendizagem, uma reflexão mais diversificada e em diferentes contextos, para além do entendimento de Entropia enquanto desordem, tende a ser, naturalmente, um catalizador para a compreensão, sobretudo na perspectiva de uma aprendizagem significativa.

- (*) Trabalho publicado em DOI: 10.33448/rsd-v9i7.4344

## Referências

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