Atualizado 24 de novembro de 2025 por Sergio A. Loiola
Duas pesquisas corroboram a possibilidade de existir uma Termodinâmica quântica. O primeiro apresentou equações coerentes que estabelecem bases de uma termodinâmica quântica que não obedece os limites termodinâmicos trabalho-Energia de Carnot.
A segunda pesquisa demostrou empiricamente que a transferência de calor em nanoescala é 100 vezes maior que os limites teóricos clássicos.
As Pesquisas foram publicadas nas Revistas Science Advances e Physical Review Letters.
Embora a existência de uma termodinâmica quântica ainda esteja em discussão, está claro que os experimentos empíricos indicam novidades que não se enquadram na teoria clássica.
A seguir veremos o estado da arte das pesquisas teorias e empíricas que desafiam os limites da teoria termodinâmica clássica no mundo quântico. Em texto, imagens e vídeos.
Se de fato for confirmado a existência de uma termodinâmica quântica quais as possibilidades tecnológicas que se abrem? Deixe seu comentário no final!
Vídeo 1: Físicos apresentam equações que relacionam uma Termodinâmica Quântica
Vídeo 2: Enigma Cósmico: Termodinâmica, Relatividade e Mecânica Quântica
Vídeo 3: O Que é a Física Quântica? Explicação Para Iniciantes
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Mecânica quântica supera a segunda lei da termodinâmica na escala atômica, com fenômenos só existentes no reino quânticos
Na primeira pesquisa citada aqui, de forma empirical, Fridolin Geesmann e colegas da Universidade de Oldenburg, na Alemanha, demostraram que ao colocar um objeto a apenas alguns nanômetros de distância de um outro, o calor que flui entre eles é muito maior do que a teoria da física prevê – 100 vezes maior.
A conclusão geral do experimento é que os valores do calor radiativo no “regime de campo próximo extremo” são significativamente maiores do que as previsões teóricas, mas a causa subjacente desse fenômeno ainda está por ser explicada.
O segunda pesquisa é ainda mais ousada na tentativa de estabelecer um termodinâmica quântica:
Milton Aguilar e Eric Lutz, da Universidade de Stuttgart, na Alemanha, afirmam agora ter em mãos a prova matemática de que a mecânica quântica supera a segunda lei da termodinâmica na escala atômica.
O efeito é dramático:
Assim com um computador quântico pode apresentar uma supremacia quântica, resolvendo problemas impraticáveis para um computador clássico, pode haver então uma supremacia para motores, por exemplo, bastando que motores sejam construídos usando as propriedades da mecânica quântica.
Especificamente, os dois pesquisadores afirmam ter provado que o princípio de Carnot, uma lei central da termodinâmica, não se aplica a objetos na escala atômica, cujas propriedades físicas estão vinculadas por fenômenos só existentes no reino quânticos.
Esses objetos, conhecidos como correlacionados, compartilham propriedades sem precisar trocar nenhuma informação – é o caso das partículas associadas pelo entrelaçamento quântico.
Se a prova apresentada pela dupla se sustentar, então volta a ser possível construir motores quânticos, máquinas em escala atômica com uma eficiência absoluta.
“Motores minúsculos, do tamanho de um único átomo, podem se tornar realidade no futuro,” disse Lutz. “Agora também é evidente que esses motores podem atingir uma eficiência máxima maior do que motores térmicos maiores.”
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Vídeo 1: Físicos apresentam equações que relacionam uma Termodinâmica Quântica
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Possíveis vantagens ou supremacia de uma termodinâmica quântica
Em 1824, o físico francês Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832) calculou a conversão ideal de calor em trabalho, estabelecendo um limite superior para a eficiência com que se pode converter calor em trabalho, ou vice-versa, fazendo um sistema fechado ciclar por diferentes temperaturas e pressões.
Isso inclui os motores a combustão interna e as turbinas a vapor, que são motores térmicos, convertendo calor em movimento, ou, mais precisamente, energia térmica em movimento mecânico.
A questão está em saber se, conforme os motores forem miniaturizados – eles já chegaram à escala microscópica -, eles sempre terão que obedecer ao princípio de Carnot, ou se eles vão se livrar dessa obrigatoriedade e apresentar uma “vantagem quântica”.
Carnot demonstrou que a diferença de temperatura tem uma influência decisiva: Quanto maior a diferença entre quente e frio, maior a eficiência máxima possível de uma máquina térmica.
No entanto, o princípio de Carnot negligencia a influência das chamadas correlações quânticas. Estas são ligações especiais que se formam entre partículas em uma escala muito pequena.
“Pela primeira vez, derivamos leis generalizadas da termodinâmica que levam em conta completamente essas correlações.
Nossos resultados mostram que máquinas térmicas operando em escala atômica podem converter não apenas calor, mas também correlações em trabalho. Como resultado, elas podem produzir mais trabalho – e a eficiência de uma máquina quântica pode superar o limite tradicional de Carnot,” escreveram os dois físicos.
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Vídeo 2: Enigma Cósmico: Termodinâmica, Relatividade e Mecânica Quântica
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As barreiras estão sendo superadas para a existência de uma termodinâmica quântica
O trabalho dos dois físicos acaba de ser publicado, o que significa que outros especialistas já acharam as conclusões válidas. Mas talvez não seja ainda o suficiente para dar a palavra final sobre o assunto.
Caso você não acompanhe o assunto, saiba que, em 2023, dois outros físicos publicaram um artigo cuja conclusão era a de que não existe uma “segunda lei do entrelaçamento”, um equivalente quântico da segunda lei da termodinâmica.
Contudo, menos de um ano depois, a mesma dupla encontrou brechas em seu próprio trabalho, o que fez com que publicassem outro artigo com a conclusão oposta, ou seja, de que existe sim uma termodinâmica quântica.
Enquanto isso, há pouco mais de dois meses, outra equipe encontrou um outro modo de reforçar esta última conclusão, isto é, que existe uma lei análoga à segunda lei da termodinâmica para o mundo quântico.
E eles fizeram isto usando justamente o entrelaçamento quântico, que os físicos acreditavam ser irreversível.
Assim, talvez seja mais prudente esperar pelos próximos capítulos desta discussão quântica.
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Vídeo 3: O Que é a Física Quântica? Explicação Para Iniciantes
Bibliografia
Revista: Science Advances
Artigo: Correlated quantum machines beyond the standard second law
Autores: Milton Aguilar, Eric Lutz
Vol.: 11, Issue 41
DOI: 10.1126/sciadv.adw8462
Revista: Physical Review Letters
Artigo: Transition from near-field to extreme near-field radiative heat transfer
Autores: Fridolin Geesmann, P. Thurau, S. Rodehutskors, T. Ziehm, L. Worbes, Svend-Age Biehs, Achim Kittel
Vol.: 135, 166202
DOI: 10.1103/lcz1-f5v9
Inovação Tecnologia
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