O que é o demônio de Maxwell?

O conceito de demônio de Maxwell é nomeado após um James Clerk Maxwell. O conceito procura explicar o que acontece quando dois objetos são submetidos a diferentes graus de calor. O conceito de que um demônio abre a porta para as partículas que se movem rapidamente, fazendo com que elas se movam para uma câmara, conseqüentemente tornando-a mais quente que a outra, ainda está sendo amplamente pesquisada. A ideia violou a segunda lei da termodinâmica.

Origem e História do Demônio de Maxwell

A ideia surgiu pela primeira vez em 11 de dezembro de 1867, por Maxwell em uma carta a Peter Guthrie Tait, seu colega cientista. Em 1871, Maxwell escreveu novamente a John William Strutt sobre a mesma ideia. Com a sua contribuição, Maxwell apresentou a ideia ao público em 1972 através de um livro intitulado "Teoria do Calor". O nome "demônio" foi usado pela primeira vez por William Thomson no jornal "natureza" em 1874. Sua pesquisa foi baseada nos dois. leis da termodinâmica. A primeira lei declara que a energia não pode ser “criada nem destruída”, enquanto a segunda lei afirma que, uma vez convertida a energia, ela é irreversível.

Experiência de Maxwell

Maxwell usou dois vasos; vaso X e Y com gás no interior. Os vasos foram colocados um ao lado do outro e um pequeno furo entre eles. As temperaturas foram então diminuídas ou aumentadas em qualquer um dos vasos. As moléculas de um vaso tenderam a se mover dependendo do ajuste iniciado como resultado da aquisição ou perda de energia. Ele imaginou que um demônio guardava a entrada e separava as moléculas que se moviam em alta velocidade daquelas que se moviam em velocidade média.

Quando uma molécula de movimento rápido de X dispara na direção do alçapão, a porta é aberta pelo demônio, e a molécula se moverá de X para Y. Da mesma maneira, quando uma molécula de movimento mais lento de Y corre em direção ao alçapão, a O demônio deixará passar de Y para X. A velocidade aproximada das moléculas em Y terá aumentado, enquanto que em X elas serão gradualmente reduzidas. Como a velocidade molecular aproximada corresponde à temperatura, a temperatura diminui em X e aumenta em Y, ao contrário da segunda lei da termodinâmica. O demônio deve permitir que as moléculas passem para ambos os lados, de modo a produzir apenas uma variação de temperatura. A experiência descobriu que o portão que separa as duas seções se abria seletivamente dependendo da velocidade das partículas.

Crítica ao experimento

Em 1929, Leo Szilard e Leon Brillouin se perguntaram como o "demônio" era capaz de medir a velocidade das moléculas. Eles argumentaram que a teoria não poderia eliminar a regra termodinâmica. Eles também afirmaram que o "demônio", com o tempo, não terá espaço para armazenar as informações e, portanto, começará a apagar os dados armazenados anteriormente. Cientificamente, não é possível obter mais energia do que você coloca. O processo de abrir e fechar o portão do “demônio” requer algum consumo de energia. Isto significa que, para identificar as moléculas quentes ou frias, é necessária mais energia, tornando a ideia de Maxwell questionável, uma vez que provocaria a abertura do portão mesmo para moléculas frias.