Termodinâmica e morte térmica do Universo

De acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica toda quantidade de energia é conservada em um sistema fechado. Um sistema fechado é qualquer conjunto de objetos isolados do meio externo (chamado de vizinhança) de forma que não ocorram trocas de energia ou matéria entre o interior e o exterior - dessa maneira nesse sistema não haverá variação de massa nem de energia, ou em situações mais complexas, uma variação para menos na massa deverá vir acompanhada por uma variação correspondente da energia (de acordo com a famosa equação de Einstein: E = m.c²), mantendo-se no entanto, constante a quantidade total MASSA+ENERGIA.

Em sistemas abertos é certo que a energia pode variar: uma xicará de café quente deixada repousando sobre uma mesa vai esfriar... isto é, o café quente tende a perder calor (energia térmica) para o ambiente e em consequencia se esfria. Mas a energia que o café e a xícara perderam não desaparece, ela aqueceu o ar próximo que então se expandiu tornando-se menos denso e por isso elevou-se... assim o calor foi transferido para o ar, para a atmosfera. Uma parte do calor se propaga para a superfície da mesa e outra parte ainda foi irradiada na forma de infravermelho e pode ser absorvida por qualquer outro corpo presente no mesmo ambiente. A xícara e o café se esfriam, mas a energia não desapareceu, foi apenas transferida para outros corpos.
Todas as observações e todas as teorias apontam para a evidência de que a energia do Universo seja constante. Isso porque só um sistema aberto pode perder energia, que será recebido e absorvido pela vizinhança (outros corpos fora do sistema). Mas tudo que conhecemos e mesmo o que não conhecemos mas que existe faz parte do Universo. Não há vizinhança. Então não há quem ou o quê possa receber energia, e por consequencia não há como o Universo perder energia.

Isso não quer dizer que a temperatura média do Universo seja constante. Não é. A temperatura está diminuindo - isso porque o Universo está em expansão, ou seja seu volume está aumentando, e ocorre o mesmo que a um gás ideal, que ao expandir-se sem absorver ou perder calor, tem sua temperatura diminuída. Também não quer dizer que sempre existirá estrelas brilhando... elas tendem a se apagar... todas elas. Nem quer dizer que o Universo vai continuar existindo para sempre do jeito que o conhecemos... não. Não sabemos ao certo qual o será o Fim do Universo, mas ao que tudo indica (até o momento), todo o Universo se tornará uma imensa massa de gás estupidamente rarefeito e gelado...e então mesmo com toda energia ainda presente, nada mais acontecerá - é a chamada Morte Térmica do Universo. Isso porque a energia pode existir para sempre mas não pode estar disponivel para sempre. Todas as transformações, todos os eventos, movimentos, fenômenos, tudo que acontece acontece quando ocorre uma transferência de energia de um lugar para outro (e na transferência ela pode mudar de forma também, como de energia térmica para energia mecânica). Mas a transferência só ocorre se houver uma concentração maior de energia de um lado do que de outro. É como um rio e um lago, em um rio existe um desnível de altura e por isso a água flui, no lago toda superfície tem a mesma altura e não há fluxo. A Morte Térmica do Universo é o momento em que TODA energia estará uniformemente distribuida pelo espaço, não havendo nenhuma concentração maior em parte alguma. Nesse momento não haverá mais nenhum fluxo e portanto mais nenhuma transformação.
O assunto pertence à Termodinâmica que possui quatro leis que começam na Lei Zero e termina com a Terceira Lei. No texto acima estão a Primeira e a Segunda Lei.

Veja os seguintes sites:
http://www.ufsm.br/gef/PriLei.htm

http://www.searadaciencia.ufc.br/donafifi/entropia/entropia1.htm
Esse texto é muito bom, ele começa falando da Primeira Lei e vai se aprofundando até explicar o conceito de entropia, que tem tudo a ver com a "Morte Térmica do Universo".