Exemplo 10: aula 25 de Física 2

A abordagem de fenômenos térmicos na disciplina inverte a ordem tradicional, tratando primeiro a mecânica estatística e, depois, a termodinâmica. A vantagem dessa inversão é apresentar desde o início uma visão microscópica da entropia de um sistema, como relacionada ao número de microestados acessíveis a esse sistema para uma dada energia macroscópica, um conceito mais palpável do que a entropia termodinâmica de Clausius. Para manter a matemática mais tratável, o sistema utilizado é o sólido de Einstein. Em aulas anteriores, os alunos já foram apresentados à ideia da quantização da energia (correlacionada à quantização das frequências em ondas estacionárias em uma corda vibrante) e trabalharam com a expressão do número de formas de distribuir um certo número de quanta de energia entre os diversos osciladores que compõem o sistema. Na aula 25, introduz-se o conceito de entropia e é feita a identificação do estado de equilíbrio com aquela distribuição de energia entre os subsistemas que maxima a entropia. Em aulas mais adiante mostra-se que esse conceito de entropia é consistente com a definição termodinâmica.