O Dados de Deus está inovando com uma série de postagens sobre demonstrações de teoremas utilizando conceitos físicos. Sim, sim, isso é possível!
Nessa primeira parte apresentaremos a famosa desigualdade das médias (
clique aqui) utilizando conceitos básicos de termodinâmica. Vejamos:
Breve revisão...
Lei Zero da Termodinâmica: Em todo sistema isolado, haverá um estado particular caracterizado pela constância de todas as grandezas termodinâmicas mensuráveis determinado estado de equilíbrio termodinâmico.
1a Lei da Termodinâmica: A variação da energia interna de um sistema é igual à diferença entre o calor e o trabalho trocados pelo sistema com o meio exterior.
Matematicamente, esse enunciado é equivalente a:
2a Lei da Termodinâmica: A entropia de um sistema isolado nunca decresce.
Matematicamente, esse enunciado é equivalente a (para um sistema isolado):
A demonstração
Considere agora um sistema isolado composto por
![n [;n;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vdKVHZXnlcNjw-04VjR8AZ9PYnGFTiD5KDIxshG6cAI7OS0ixquSAbi2kE2Ox8xZ0GRLZW51nLnAM=s0-d)
recipientes idênticos de massa
![m [;m;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_voJbLn6zEsSaPN4l_b3X9SNKBTRSJHQiZmV1o4BB3RPHyNToDUFBhForRc3kC-d6jQVfDO2ErQ4A=s0-d)
e calor específico
![c [;c;]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_vyFe0auwwq60eFBR_82kRWr1XifoZjJjx9-pwAsW3TkAeNpnMAItOvzaRfqB_m-5fdHtjNJ1ShKq0=s0-d)
. Pela
Lei Zero da Termodinâmica, os corpos tendem ao equilíbrio térmico a uma temperatura
![T_{F} [;T_{F};]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uxyAHpIeq3D8hLo6i_Yf9hGDVQYleSRmgOK2TzvyrQCYvDb4UO5Ju2RIPMqrsefd3UWEvLNMX5zuBTyQuQYAA1HA=s0-d)
, em Kelvin (fig. 01).
Durante esse processo, os recipientes com temperatura maior que
![T_{F} [;T_{F};]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uxyAHpIeq3D8hLo6i_Yf9hGDVQYleSRmgOK2TzvyrQCYvDb4UO5Ju2RIPMqrsefd3UWEvLNMX5zuBTyQuQYAA1HA=s0-d)
perdem calor para aqueles com tempetura inferior a
![T_{F} [;T_{F};]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_uxyAHpIeq3D8hLo6i_Yf9hGDVQYleSRmgOK2TzvyrQCYvDb4UO5Ju2RIPMqrsefd3UWEvLNMX5zuBTyQuQYAA1HA=s0-d)
. De acordo com a
1ª Lei da Termodinâmica, para um sistema isolado:
Pela 2ª Lei da Termodinâmica:
Logo:
Mas
![dQ=mc(dT) [;dQ=mc(dT);]](https://lh3.googleusercontent.com/blogger_img_proxy/AEn0k_u2OgbC8-i_vLr5Izpy4oP-lMjufAlVUNGxDnsuB2dmXksluPLzGCrLZ5fMIZCcFgCdRWJeeyiWosnfnmZ43dMKFvfsuDE=s0-d)
. Assim:
Das propriedades do logarítmo, temos:
Com isso, chegamos a:
Fique de olho nos próximos capitulos surpreendentes dessa série!
Referências bibliográficas:
Levi, Mark The Mathematical Mechanic: Using Physical Reasoning to Solve Problems, New Jersey: Princeton University Press, 1951.
Polya, George Mathematical and Plausible Reasoning: Induction and Analogy in Mathematics, New Jersey: Princeton University Press, 1954