Was ist Maxwells Dämon?

Das Konzept von Maxwells Dämon ist nach einem James Clerk Maxwell benannt. Das Konzept versucht zu erklären, was passiert, wenn zwei Objekte unterschiedlichen Wärmegraden ausgesetzt sind. Das Konzept, dass ein Dämon die Tür zu sich schnell bewegenden Partikeln öffnet, wodurch diese sich in eine Kammer bewegen und somit heißer werden als in der anderen Kammer, wird immer noch ausgiebig erforscht. Die Idee hat den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik verletzt.

Herkunft und Geschichte von Maxwells Dämon

Die Idee wurde zum ersten Mal am 11. Dezember 1867 von Maxwell in einem Brief an Peter Guthrie Tait, seinen Kollegen, in Umlauf gebracht. 1871 schrieb Maxwell erneut an John William Strutt über die gleiche Idee. Mit ihren Beiträgen stellte Maxwell die Idee 1972 der Öffentlichkeit in einem Buch mit dem Titel „Theory of Heat“ vor. Der Name „Demon“ wurde erstmals 1874 von William Thomson in der „Nature“ -Zeitung verwendet. Seine Forschung basierte auf den beiden Gesetze der Thermodynamik. Das erste Gesetz besagt, dass Energie weder „erzeugt noch zerstört“ werden kann, während das zweite Gesetz besagt, dass einmal umgewandelte Energie irreversibel ist.

Maxwells Experiment

Maxwell benutzte zwei Gefäße; Behälter X und Y mit Gas im Inneren. Die Gefäße wurden nebeneinander gestellt und ein kleines Loch dazwischen gebohrt. Die Temperaturen wurden dann in jedem der Gefäße entweder gesenkt oder erhöht. Die Moleküle in einem Gefäß neigten dazu, sich in Abhängigkeit von der Anpassung zu bewegen, die infolge des Erwerbs oder des Verlusts von Energie ausgelöst wurde. Er stellte sich vor, dass ein Dämon die Tür bewachte und die Moleküle, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegten, von denen trennte, die sich mit durchschnittlicher Geschwindigkeit bewegten.

Wenn ein sich schnell bewegendes Molekül von X in Richtung der Falltür schießt, wird die Tür vom Dämon geöffnet, und das Molekül bewegt sich von X nach Y. Genauso, wenn ein sich langsamer bewegendes Molekül von Y zur Falltür stürzt, d Der Dämon lässt es von Y nach X übergehen. Die ungefähre Geschwindigkeit der Moleküle in Y hat zugenommen, während sie in X allmählich abgenommen haben. Da die ungefähre Molekülgeschwindigkeit der Temperatur entspricht, nimmt die Temperatur in X ab und in Y zu, entgegen dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Der Dämon muss den Molekülen erlauben, zu beiden Seiten zu gelangen, um nur eine Temperaturschwankung zu erzeugen. Das Experiment ergab, dass sich das die beiden Abschnitte trennende Tor in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Partikel selektiv öffnete.

Kritik zum Experiment

Im Jahr 1929 fragten sich Leo Szilard und Leon Brillouin, wie der „Dämon“ die Geschwindigkeit der Moleküle messen konnte. Sie argumentierten, dass die Theorie die thermodynamische Regel nicht beseitigen könne. Sie behaupteten auch, dass der „Dämon“ mit der Zeit keinen Platz mehr zum Speichern der Informationen haben wird, wodurch die zuvor gespeicherten Daten gelöscht werden. Wissenschaftlich ist es nicht möglich, mehr Energie herauszuholen, als Sie eingegeben haben. Das Öffnen und Schließen des „Dämon“ -Tors erfordert einen gewissen Energieverbrauch. Dies bedeutet, dass zur Identifizierung der heißen oder kalten Moleküle mehr Energie erforderlich ist, was Maxwells Idee in Frage stellt, da dies selbst bei kalten Molekülen das Öffnen des Tors auslösen würde.

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