ปีศาจของ Maxwell คืออะไร

แนวคิดของปีศาจของ Maxwell นั้นตั้งชื่อตาม James Clerk Maxwell แนวคิดนี้พยายามอธิบายว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อวัตถุสองชิ้นถูกความร้อนที่แตกต่างกัน แนวคิดที่ปีศาจเปิดประตูสู่อนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วทำให้พวกมันเคลื่อนที่ไปยังห้องหนึ่งดังนั้นจึงร้อนกว่าห้องอื่น ๆ ที่ยังคงถูกวิจัยอย่างกว้างขวาง แนวคิดนี้ละเมิดกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์

ที่มาและประวัติของปีศาจของแมกซ์เวล

ความคิดนี้เกิดขึ้นครั้งแรกในวันที่ 11 ธันวาคม พ.ศ. 2410 โดยแมกซ์เวลล์ในจดหมายถึงปีเตอร์กูทรีเททเพื่อนนักวิทยาศาสตร์ของเขา ในปี 1871 แมกซ์เวลล์ได้เขียนถึง John William Strutt อีกครั้งในความคิดเดียวกัน ด้วยข้อมูลของพวกเขา Maxwell ได้เสนอแนวคิดต่อสาธารณชนในปี 1972 ผ่านหนังสือชื่อ“ Theory of Heat” ชื่อ“ อสูร” ถูกใช้เป็นครั้งแรกโดย William Thomson ในหนังสือพิมพ์“ ธรรมชาติ” ในปี 1874 งานวิจัยของเขาใช้สอง กฎของอุณหพลศาสตร์ กฎหมายฉบับแรกระบุว่าพลังงานไม่สามารถ "ถูกสร้างขึ้นหรือถูกทำลาย" ในขณะที่กฎข้อที่สองระบุว่าเมื่อมีการแปลงพลังงานแล้วจะไม่สามารถย้อนกลับได้

การทดลองของ Maxwell

Maxwell ใช้สองเรือ; เรือ X และ Y ที่มีก๊าซอยู่ภายใน เรือถูกวางไว้ติดกันและมีรูเล็ก ๆ เจาะอยู่ระหว่างกัน อุณหภูมินั้นลดลงหรือเพิ่มขึ้นในทั้งสองลำ โมเลกุลในเรือหนึ่งลำนั้นมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนไหวขึ้นอยู่กับการปรับตัวที่เกิดขึ้นจากการรับหรือการสูญเสียพลังงาน เขาจินตนาการว่าปีศาจเฝ้าทางเข้าประตูและแยกโมเลกุลที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงออกจากที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเฉลี่ย

เมื่อโมเลกุลที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจาก X ยิงไปในทิศทางของประตูกลประตูจะถูกเปิดโดยปีศาจและโมเลกุลจะย้ายจาก X เป็น Y เช่นเดียวกับที่โมเลกุลเคลื่อนที่ช้าลงจาก Y ไปสู่ประตูกล อสูรจะปล่อยผ่านจาก Y ไป X ความเร็วประมาณของโมเลกุลใน Y จะเพิ่มขึ้นในขณะที่ X จะลดลงเรื่อย ๆ เนื่องจากความเร็วโมเลกุลโดยประมาณสอดคล้องกับอุณหภูมิอุณหภูมิจะลดลงใน X และเพิ่มขึ้นใน Y ตรงกันข้ามกับกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ อสูรจะต้องยอมให้โมเลกุลผ่านไปทั้งสองข้างเพื่อให้เกิดการแปรผันของอุณหภูมิเท่านั้น จากการทดลองพบว่าเกทที่แยกระหว่างสองส่วนนั้นเปิดขึ้นอยู่กับการเลือกขึ้นอยู่กับความเร็วของอนุภาค

คำติชมต่อการทดลอง

ในปี 1929 Leo Szilard และ Leon Brillouin สงสัยว่า“ ปีศาจ” สามารถวัดความเร็วของโมเลกุลได้อย่างไร พวกเขาอ้างว่าทฤษฎีไม่สามารถกำจัดกฎทางอุณหพลศาสตร์ พวกเขายังยืนยันด้วยว่า“ อสูร” จะไม่มีเวลาว่างในการจัดเก็บข้อมูลดังนั้นจึงเริ่มลบข้อมูลที่เก็บไว้ก่อนหน้านี้ ในทางวิทยาศาสตร์มันเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับพลังงานมากกว่าที่คุณวางไว้กระบวนการของการเปิดและปิดประตู“ ปีศาจ” นั้นต้องใช้พลังงานบ้าง ซึ่งหมายความว่าในการระบุโมเลกุลร้อนหรือเย็นจำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นทำให้ความคิดของแมกซ์เวลล์เป็นที่น่าสงสัยเพราะมันจะทำให้เกิดการเปิดประตูแม้กระทั่งสำหรับโมเลกุลเย็น