A MECÂNICA QUÂNTICA ACABA DE SUPERAR A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA!

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A MECÂNICA QUÂNTICA ACABA DE SUPERAR A SEGUNDA LEI DA TERMODINÂMICA!

Por quase dois séculos, acreditamos que nenhuma máquina térmica poderia ser mais eficiente do que o limite imposto por Sadi Carnot, o pai da termodinâmica.


Mas agora, dois físicos da Universidade de Stuttgart, na Alemanha, provaram que a mecânica quântica pode superar esse limite — pelo menos na escala atômica.

Sim, você ouviu direito: a segunda lei da termodinâmica, um dos pilares da física, precisa ser atualizada quando entramos no mundo quântico.

Para entender o impacto dessa descoberta, precisamos voltar ao século XIX.

Em 1824, Sadi Carnot estabeleceu o que ficou conhecido como princípio de Carnot:

nenhuma máquina que converte calor em trabalho pode ser mais eficiente do que o limite imposto pela diferença entre as temperaturas das fontes quente e fria.

É uma das bases da segunda lei da termodinâmica, que afirma que a entropia, o grau de desordem do universo, sempre aumenta.


É por isso que motores de carro, usinas térmicas e até turbinas nucleares nunca atingem 100% de eficiência.

Sempre há perdas inevitáveis de energia na forma de calor.

Mas quando deixamos o mundo macroscópico e mergulhamos na escala atômica, as regras mudam.


A física clássica simplesmente não dá conta de descrever como energia, calor e trabalho se comportam quando tudo é regido por probabilidades,

superposições e correlações quânticas.

Essas correlações são ligações sutis entre partículas — conexões invisíveis que podem influenciar umas às outras instantaneamente, mesmo sem contato direto.


E é justamente nessas correlações que reside o segredo do novo estudo.

O professor Eric Lutz e o Dr. Milton Aguilar, ambos do Instituto de Física Teórica I da Universidade de Stuttgart, conseguiram demonstrar algo notável.

Eles mostraram que o limite de Carnot, válido para motores convencionais, não se aplica a sistemas quânticos fortemente correlacionados — ou seja, quando as partículas estão entrelaçadas de alguma forma.

Em outras palavras: um motor quântico, na escala de um átomo ou molécula, pode converter não apenas calor, mas também correlações quânticas em trabalho.

Isso significa que esses sistemas conseguem ultrapassar a eficiência máxima tradicional prevista por Carnot.

Eric Lutz explica:

“Pela primeira vez, derivamos leis generalizadas da termodinâmica que levam em conta as correlações quânticas. Nossos resultados mostram que máquinas térmicas em escala atômica podem produzir mais trabalho do que se pensava ser possível.”



O estudo foi publicado na prestigiada revista Science Advances, e traz uma nova formulação da termodinâmica quântica, que estende os princípios clássicos para o domínio das partículas elementares.

Esse resultado não é apenas teórico. Ele abre caminho para o desenvolvimento de motores quânticos reais, capazes de operar com altíssima eficiência em nanoescala.

Imagine nanorrobôs médicos, que circulam dentro do corpo humano, usando apenas pequenas diferenças de energia quântica para se mover.

Ou máquinas atômicas que processam materiais átomo por átomo, sem desperdício.

Milton Aguilar comenta:

“Quanto melhor compreendermos as leis físicas que regem o mundo quântico, mais cedo poderemos aplicá-las a tecnologias revolucionárias.”



Essa nova compreensão também toca em algo mais profundo:
a noção de que as leis da física clássica não são absolutas, mas emergem apenas como aproximações válidas em grandes escalas.

A descoberta de Lutz e Aguilar é um lembrete poderoso de que o universo ainda guarda segredos nas suas menores dimensões.
Enquanto máquinas clássicas obedecem aos limites de Carnot, os motores do futuro — os motores quânticos — poderão reescrever as leis da termodinâmica.

E se isso parece ficção científica, lembre-se: há 200 anos, o próprio Carnot também era visto como um visionário.



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porque quando a física desafia as próprias leis,
é hora de olhar o universo com outros olhos.


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Publicado na revista Science Advances (2025)
DOI: 10.1126/sciadv.adw8462