Jornal de termodinâmica e catálise
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Abstrato

Epicatálise em um sistema mecânico-gravitacional simples: um paradoxo da segunda lei?

Jack Denur

A catálise é geralmente interpretada para facilitar que o equilíbrio seja alcançado mais fácil e rapidamente, ou ocasionalmente menos (anticatalise), mas não para alterar a posição de equilíbrio, ou seja, não para alterar a constante de equilíbrio K _eq . De fato, às vezes é afirmado que se a catálise pudesse alterar K _eq , então ela poderia ser empregada para violar a Segunda Lei da Termodinâmica. No entanto, casos em que a catálise altera K _eq são conhecidos. Isso foi apelidado de epicatalise. Uma violação da Segunda Lei via epicatalise é impedida se custar pelo menos tanto trabalho para restaurar o catalisador (especificamente, o epicatalisador) ao seu estado inicial quanto pode ser produzido pela alteração de K _eq que ele pode atingir. Na maioria dos casos de epicatalise, custa pelo menos tanto trabalho geralmente mais trabalho para restaurar o catalisador (especificamente, o epicatalisador) ao seu estado inicial quanto pode ser produzido pela alteração de K _eq que ele pode atingir. No entanto, recentemente, sistemas e processos que envolvem epicatálisis foram investigados para os quais isso pode não ser verdade e, portanto, que podem desafiar a Segunda Lei. Neste artigo, investigamos um sistema em que a catálise altera K _eq , mas em que, pelo menos prima facie, parece haver, pelo menos em princípio, custo termodinâmico zero - trabalho necessário zero para retirada e reinserção da catálise. Como os sistemas e reações químicas podem ser complexos, neste artigo, investigamos um sistema mecânico-gravitacional simples que pode servir para ilustrar os princípios de forma mais transparente. Este sistema consiste em uma partícula de gás (por exemplo, molécula, partícula browniana, etc.) capaz de se mover dentro e entre dois poços de potencial gravitacional separados por uma barreira, em um campo gravitacional uniforme.