Що таке Демон Максвелла?

Концепція Демона Максвелла названа на честь Джеймса Клерка Максвелла. Концепція намагається пояснити, що відбувається, коли два об'єкти піддаються різному ступеню тепла. Концепція про те, що демон відкриває двері для швидких рухомих частинок, змушуючи їх переміщатися в одну камеру, що робить його більш гарячим, ніж інша камера, все ще широко досліджується. Ідея порушила другий закон термодинаміки.

Походження та історія демона Максвелла

Ідея була вперше розміщена в грудні 11, 1867, Максвелла в листі до Петра Guthrie Tait, його колега вченого. У 1871 році Максвелл знову написав Джона Вільяма Струта про ту ж ідею. З їхнім вступом, Максвелл представив цю ідею громадськості в 1972 році через книгу під назвою "Теорія тепло". Назва "демон" вперше був використаний Вільям Томсон в "природі" газета в 1874 році. Його дослідження було засновано на двох закони термодинаміки. Перший закон стверджує, що енергія не може бути ні "створена, ні зруйнована", тоді як другий закон говорить, що після перетворення енергії вона є незворотною.

Експеримент Максвелла

Максвелл використовував два судини; посудину X і Y з газом всередині. Судини розміщувалися поруч один з одним і між ними просвердлювалися невеликі отвори. Температури були або знижені, або збільшені в будь-якому з судин. Молекули в одній посудині мали тенденцію рухатися в залежності від налаштування, ініційованого в результаті придбання або втрати енергії. Він уявляв, що демон охороняє двері і розділяє молекули, що рухаються з високою швидкістю, від тих, що рухаються зі середньою швидкістю.

Коли швидко рухаюча молекула з X стріляє в напрямку дверей, двері відкриваються демоном, і молекула рухається від X до Y. Так само, коли повільніше рухається молекула з Y, що рухається до двері, демон дозволить йому пройти від Y до X. Приблизна швидкість молекул у Y збільшиться, тоді як у X вони будуть поступово зменшуватися. Оскільки приблизна молекулярна швидкість відповідає температурі, температура зменшується в X і зростає в Y, що суперечить другому закону термодинаміки. Демон повинен дозволити молекулам переходити до будь-якої сторони, щоб виробляти тільки зміну температури. Експеримент виявив, що ворота, що розділяють дві секції, відкриваються вибірково в залежності від швидкості руху частинок.

Критика до експерименту

У 1929 році Лео Скілар і Леон Брілуен замислювалися, як «демон» зміг виміряти швидкість молекул. Вони стверджували, що теорія не може усунути термодинамічне правило. Вони також стверджували, що «демон» з часом не матиме місця для зберігання інформації, а отже, почне видаляти раніше збережені дані. Науково неможливо отримати більше енергії, ніж ви вводите. Процес відкриття і закриття «демона» вимагає певного споживання енергії. Це означає, що для ідентифікації гарячих або холодних молекул потрібно більше енергії, що робить ідею Максвелла сумнівною, оскільки вона ініціює відкриття воріт навіть для холодних молекул.