Recebido em 26/6/11; aceito em 11/11/11; publicado na web em 13/1/12 THE SECOND LAW OF THERMODYNAMICS. Considering intrinsic characteristics of the system exclusively, both statistical and information theory interpretations of the second law are used to provide more comprehensive meanings for the concepts of entropy, temperature, and Helmholtz and Gibbs energies. The coherence of Clausius inequality to these concepts is emphasized. The aim of this work is to re-discuss the second law of thermodynamics in accordance to homogeneous processes thermodynamics, a temporal science which is the very special oversimplification of continuum mechanics for spatially constant intensive properties.Keywords: entropy; temperature; Clausius inequality.
INTRODUÇÃOA origem da segunda lei da termodinâmica é associada ao trabalho do físico Sadi Carnot (1796-1832), o qual estava particularmente interessado na eficiência de máquinas térmicas operando sob condições ideais. Em seu livro Refléxions sur la Puissance Motrice du Feu et sur les Machines Propres à Développer Cette Puissance, 1 Carnot demonstra que, para produzir trabalho em um processo cíclico, não é suficiente apenas absorção de calor pela máquina térmica, porque também é necessário que a máquina emita alguma quantidade de calor.Anos após a divulgação do trabalho de Carnot, William Thomson (1824-1870), também conhecido como Lord Kelvin, afirmou que, se a máquina térmica trocar calor com suas vizinhanças em um processo cíclico e tais vizinhanças se encontrarem em uma única temperatura, então a máquina não poderá produzir trabalho. Em 1850, outra formulação para a segunda lei da termodinâmica foi proposta por Rudolph Clausius (1822-1888), o qual percebeu que o principal axioma de Carnot envolve, para processos cíclicos, a conversibilidade de calor em trabalho e vice-versa, demonstrada poucos anos antes, por meio de uma série de experimentos, por James Joule (1818-1889). Clausius estabeleceu que a temperatura da fonte que absorve o calor emitido pela máquina que produz trabalho é menor do que a temperatura da fonte que cede calor à máquina. Posteriormente, em 1862, Clausius propôs a existência de alguma quantidade física, atualmente denominada entropia, cuja variação se encontre relacionada ao sentido em que os processos ocorrem. Além disso, ao garantir que a passagem de calor de um corpo frio para um corpo quente não pode ocorrer espontaneamente, reafirmou o enunciado da segunda lei.3 Com base neste enunciado, Serrin 4 demonstrou que, para um processo cíclico, calor absorvido e emitido, respectivamente nas temperaturas T 1 e T 2 , sendo T 1 < T 2 , implica em trabalho realizado sobre o sistema. Durante muito tempo, a formulação matemática da segunda lei da termodinâmica, em especial o real significado da quantidade entropia, permaneceram incompreendidos. 5,6 Em 1872 Ludwig Boltzmann (1844-1906) deduziu, a partir da teoria cinética dos gases proposta por James Maxwell (1831-1879), o seu famoso teorema H, que pode ser entendido como um análogo da segunda lei. De acordo com Boltz...