Естественные науки

Какие деяствия выполняет "демон Максвелла" и откуда взялось это понятие?

Мысленный эксперимент состоит в следующем: предположим, сосуд с газом разделён непроницаемой перегородкой на две части: правую и левую. В перегородке отверстие с устройством (так называемый демон Максвелла) , которое позволяет пролетать быстрым (горячим) молекулам газа только из левой части сосуда в правую, а медленным (холодным) молекулам — только из правой части сосуда в левую. Тогда, через большой промежуток времени, горячие молекулы окажутся в правом сосуде, а холодные — в левом.

Таким образом, получается, что демон Максвелла позволяет нагреть правую часть сосуда и охладить левую без дополнительного подвода энергии к системе. Энтропия для системы, состоящей из правой и левой части сосуда, в начальном состоянии больше, чем в конечном, что противоречит термодинамическому принципу неубывания энтропии в замкнутых системах (см. Второе начало термодинамики)

Парадокс разрешается, если рассмотреть замкнутую систему, включающую в себя демона Максвелла и сосуд. Для функционирования демона Максвелла необходима передача ему энергии от стороннего источника. За счёт этой энергии и производится разделение горячих и холодных молекул в сосуде, то есть переход в состояние с меньшей энтропией. Детальный разбор парадокса для механической реализации демона (храповик и собачка) приведён в Фейнмановских лекциях по физике, вып. 4, а также в популярных лекциях Фейнмана «Характер физических законов». [1]

Частным случаем вышеописанной ситуации является гигантская флюктуация - с не равной нулю вероятностью все горячие молекулы соберутся в правом сосуде, а все холодные в левом.
Юрий Гончаров
Юрий Гончаров
15 132
Лучший ответ
это относится ко второму закону термодинамики.
Если бы у нас была в емкости с газом перегородка, а в ней дырочка, в который сидел бы волшебный демон и пропускал бы быстрые молекулы только в одну сторону и медленные - в другую, то с однорй стороны газ стал бы горячим, с другой - холодным - что нарушило бы 2-е начало.

не бывает:)
Демон Максвелла отделяет быстрые, "горячие" молекулы от "холодных". Если в сосуде находится газ, и сосуд разделить пополам перегородкой, в перегородке сделать дырку и поместить туда демона, через некоторое время одна половина сосуда будет заполнена горячим газом, другая - холодным.
Демон Максвелла своими действиями нарушает закон неубывания энтропии, поэтому его не существует.
Понятие было выдумано Максвеллом для наглядной иллюстрации второго начала термодинамики (т. е. закона неубывания энтропии).
Елена Гагенлох
Елена Гагенлох
54 366