Демон Максвелла

Материал из Posmotre.li
Перейти к: навигация, поиск

Важный элемент мысленного эксперимента крупного английского физика Максвелла. Предназначался для нападения на второй принцип термодинамики. В мысленном эксперименте Максвелла рядом с отверстием в переборке, разделяющей сосуд с движущимися молекулами, располагается гипотетическое существо / механизм / энергетическая плёнка. Демон пропускает в одну сторону быстрые «горячие» молекулы, а в другую — медленные «холодные». Вроде нормально. Разработали же разные несимметричные материалы, значит, и до этого дойдёт. Проблема-то в чём?

В том, что демон Максвелла нарушает второй закон термодинамики. Что из этого получается:

Современные физики типа Хокинга, обосновывая невозможность демона Максвелла, ссылаются на уменьшение энтропии в области, в которой он работает.

Содержание

Для совсем маленьких

У нас есть демон Максвелла в лице испарения. Ну все помнят, да? Горячее, агрессивное и амбициозное - расталкивая всех локтями стремится вверх, холодное, спокойное, печально оседает вниз. Теперь убираем давление. В соседней статье можно почитать подробнее, но если вкратце, вода вскипит, часть её испарится, часть замерзнет в виде льда. Вроде бы, всё верно - холодное отделено от горячего, и это самое горячее можно пустить на работу, например крутить турбину (в ходе чего горячее, совершая механическую работу, станет холодным). Но есть пара тонкостей. Во-первых, энергия передается не только посредством конвекции, но и посредством излучения. Для того, чтобы отделить зерна от плевел, мало разделить горячие и холодные молекулы, нужно ещё и помешать им совершить теплообмен. Кроме этого, они также будут активно нагревать окружающее пространство. О-кей, давайте снабдим наш чайник имени демона Максвелла теплоизолированной крышкой с клапаном. Что у нас получилось? правильно, автоклав. Если его не греть - там все атомы будут одной температуры, и отделять будет нечего. Так как это - обычное состояние материи, зайдем с другой стороны - вот мы уже разделили горячий пар и холодный лёд, и что дальше? А дальше у нас машина Стирлинга, которая занимается перекачкой тепла из горячего к холодному, пока их температуры не сравняются. Не очень-то похоже на вечный двигатель, да? Да. Потому что для того, чтобы эта машина работала, одну часть придется нагревать, а вторую - охлаждать, то есть на это всё надо тратить энергию. Точно так же как надо потратить энергию чтобы компрессор холодильника нагрел радиатор и охладил пельмени в морозильной камере. Точно также, как надо потратить энергию, чтобы поднять гирю на веревке, которая опускаясь будет заставлять часы тикать. Иными словами, в своем эксперименте Максвелл забыл об очень важной части системы - демону Максвелла нужно ЖРАТЬ, иначе у него не будет сил на сортировку молекул. А эта энергия - сюрприз - в идеале равна энергии сортируемого газа, а учитывая потери на работу и побочные нужды - энергии нужно значительно больше.

Примеры

Литература

Кино

Телесериалы

Аниме и манга

Видеоигры

Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Инструменты