UMA ABORDAGEM TEÓRICA

Considerações iniciais
Este artigo, traz uma abordagem sobre a óptica de 03 (três) autores de física sobre a 2ª Lei da Termodinâmica. Ele é resultado de uma atividade que fiz na faculdade na disciplina de Termodinâmica, e que decide compartilha, na expectativa de que possa contribuir para alguém interessado no assunto.

INTRODUÇÃO
Antes de iniciarmos as abordagens sobre a 2ª lei da Termodinâmica, vamos fazer um breve resumo, breve mesmo, da 1ª Lei, que conforme Resnick (2012, p.207) define, trata-se da lei de conservação de energia para processo termodinâmicos.
ΔEinterno = Eint.,f - Eint.,i .: ΔEint. = Q - W
ΔU = Q - W, ou ainda dU = dQ - dW
....
W - Trabalho realizado pelos sistema, onde temos que 
W > 0 - Sistema se expande
W < 0 - Sistema se contrai
....
Energia (Q) trocada entre o sistema e o ambiente na forma de calos.
Q > 0 - Sistema absorve calor
Q < 0 - Sistema libera calor
....
Energia inter (ΔU) do material que depende do estado do material (temperatura, pressão, volume).

 Segundo Gonçalves (1973, p.171), a energia não pode ser criada nem destruída, mas apenas convertida de modalidade para outra.
O trabalho (W) realizado para levar um sistema termicamente isolado de uma dado estado incial para um dado estado final é independente do caminho.
  • Processos
(a) Cíclicos -------------[ W = Q .: ΔU = 0
(b) Isobárico -----------[ ΔU = Q - P.(Vf - Vi) .: Q = m . L
(c) Adiabático ---------[ Q = 0 .: ΔU = - W

VAMOS PARA A 2ª LEI

Segundo Nussenzveig (2002, p.206), historicamente a formulação da 2ª Lei esteve ligada com um problema de engenharia, surgido pouco após a invenção da máquina a vapor: como aumentar o RENDIMENTO de uma máquina térmica, tornando-a mais eficiente possível? Este era uma inquietação frequente na época, onde se buscava a produtividade maior com menor esforço possível.
No contexto da preocupação com o rendimento Gonçalves (1972, p.184) expõe enunciados propostos por alguns dos principais entusiastas do tema. Ele dizia que "para produzir trabalho, continuadamente, uma máquina térmica, operando em ciclo, deve necessariamente receber o calor de uma fonte quente e ceder dele uma fonte fria.".Segundo o enunciado de Carnot e Clausius onde eles colocam que, "calor só pode passar espontaneamente de um corpo para outro de temperatura mais baixa que o primeiro.
Desta forma percebemos que a 2ª Lei esta tratando da IRREVERSIBILIDADE do processo e seu caráter  unidirecional. "A associação entre caráter unidirecional dos processos e a irreversibilidade é tão inversa que aceitamos como perfeitamente natural. Se um desses processos ocorrerem espontaneamente no sentido inverso ficaríamos perplexos.
Quando Resnick (2012) coloca "espontaneamente", Gonçalves (1972, p.184) diz ser possível transferir calor de um corpo frio para um corpo quente. [...] Apenas a transformação não é espontânea. É preciso fornecer trabalho (W) ao sistema que a realiza.
Em última análise, a segunda lei afirma que, segundo Gonçalves (1972, p.184) é possível de se converter TOTALMENTE calor em outra forma de energia. O que é corroborado por Nussenzveig (2002, p.207) quando coloca em pauta o enunciado de Kelvin que diz que "é impossível realizar um processo cujo o único efeito seja remover calor de um reservatório térmico e produzir um quantidade equivalente de trabalho.
Assim Gonçalves (1972, p.185) coloca que "por esta razão o calor é considerado como uma forma "degradada" de energia. O segundo  princípio pode ser encarado como um PRINCÍPIO DE DEGRADAÇÃO DE ENERGIA.
Para que o calor possa ser convertido em trabalho são necessárias duas fontes de calor a temperatura diferente. O sistema retida calor da fonte quente e transforma parte em trabalho e cede para parte restante à fonte fria.
ENTROPIA
Resnick (2012, p.248) diz que, "não são mudanças de energia em um sistema fechado que determinam o sentido dos processos irreversíveis, o sentido é determinado por outras propriedade a VARIAÇÃO DE ENTROPIA (AS) do sistema.". Ainda segundo ele esta importante propriedade denominam-se POSTULADO DA ENTROPIA. Onde esta postulado  afirma (em parte) o seguinte: se o processo irreversível acontece em um sistema fechado, a entropia do sistema sempre aumenta.
Para Nussenzveig (2002, p.221) a entropia e consequência mais importante do TEOREMA DE CLAUSIUS, é a existência de uma nova função de estado associada a um estado de equilíbrio termodinâmico de um sistema.
Caminho reversível
CICLO DE CARNOT

Gonçalves (1972) define que o nome dado a qualquer ciclo reversível constituído por duas evoluções isotérmica (reversível) ligadas por duas evoluções adiabáticas (reversível)
"[...] Carnot propõe resolver: dadas uma fonte quente e uma fria, qual, é o máximo rendimento que se pode obter de um motor elétrico operando entre essa duas fonte?" (Nussenzveig, (2002, p.211)
Teorema de Carnot.

Funcionamento de uma máquina de Carnot.
Pelo princípio da equivalência o trabalho fornecido  pelo sistema é dado pela diferença Q2 - Q1.
W = Q2 - Q1
Nussenzveig  (2002, p.273) sobre o teorema de Carnot, coloca que, (a) nenhuma máquina térmica que opera entre uma dada fonte quente e uma dada fonte fria pode ter rendimento superior ao de uma máquina de Carnot. (b) Toda máquina de Carnot que operem entre duas (máquinas) fontes, terão o mesmo rendimento.
Gonçalves (1973, p.187) define rendimento  do ciclo de Carnot como a razão entre o trabalho fornecido e a  quantidade de calor (Q1) recebido.
Ainda sobre o rendimento Gonçalves (1973, p.189), corroborando com Nussenzveig, enuncia de forma literal o teorema de Carnot;
"O rendimento de uma máquina térmica que funcione segundo um ciclo de Carnot é no máximo, depende exclusivamente das temperaturas absolutas das fontes quente e fria, sendo independente da natureza do agente térmico empregado.

CONSIDERAÇÕES FINAIS
O segundo princípio se refere a evoluções cíclicas. Para este princípio, segundo afirma Gonçalves (1972, p.190) é impossível converter totalmente calor em trabalho (conforme mencionado antes) durante uma evolução cíclica, mas nada afirma sobre uma evolução aberta. Neste caso, estamos falando de uma evolução durante uma expansão isotérmica de um GÁS PERFEITO.
Vamos considerar também que a termodinâmica independe de qualquer teoria atômica-molecular. Ela só leva em consideração as propriedades macroscópicas de um sistema. Ela também preou o sentido  em que se deve processar uma evolução. Mas, nada pode dizer sobre o tempo que deverá transcorrer para que ele se complete.
Espero que tenha ajudado em algo!
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Até a próxima!
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REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
  • GONÇALVES, Dalton. Física do Científico e do vestibular - v3 - 5ª ed. (reimpressão) - Rio de Janeiro: Ao livro técnico S.A. - 1972.
  • HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física, v2: Gravitação, Ondas e Termodinâmica; Tradução e revisão técnica Ronaldo Sergio de Biasi - Rio de Janeiro; LTC, 2012.
  • Nussenzveig, Moysés Herch. Curso de Física Básica - v2 - 4ª ed. rev. - São Paulo. Blucher. 2002.