Scientia

Cea de-a doua lege a termodinamicii afirmă că, în timp, entropia unui anumit sistem va creşte în mod inevitabil. Singura cale de a scădea entropia este aceea de a introduce energie în sistem. Maxwell a imaginat un sistem care nu avea nevoie de energie suplimentară.

Filozofic privind lucrurile, acest fenomen reflectă decăderea la care este condamnat tot ce există. Sub aspect practic, este vorba despre faptul că un sistem închis oferă din ce în ce mai puţină energie utilă; mereu va avea nevoie de o sursă nouă de energie.

Ce este entropia? Vezi aici discuţia din secţiunea Q&A.

Ideea lui Maxwell

În secolul al XIX-lea, James Clerk Maxwell s-a aplecat un pic asupra ideilor de mai sus. Să zicem că într-o cutie ori într-o peşteră, ori o casă cu gaz fierbinte trăieşte un demon. Temperatura gazului este evaluată în funcţie de viteza medie a moleculelor sale. Unele se deplasează mai repede, altele mai încet. Numai că demonul are o problemă cu moleculele încete; de câte ori una se apropie de un anumit colţ al cutiei, demonul foloseşte un mecanism pentru a introduce un obstacol şi blochează astfel molecula. Când o moleculă rapidă se apropie, demonul o lasă să treacă.

În timp, cutia va fi jumătate cu molecule încete şi jumătate cu molecule rapide, deci o jumătate mai rece şi o jumătate mai caldă. Astfel, entropia sistemului scade şi permite efectuarea de lucru mecanic folosind-o. Dacă un tunel ar fi instalat între cele două părţi ale cutiei, ar surveni o mişcare a aerului cald către cel rece, permiţând astfel funcţionarea unui motor termic.

Demonul încearcă să creeze mai multă energie utilă decât a fost în sistem iniţial. Diminuând hazardul din sistem (ordonând moleculele după anumite reguli), scade entropia sistemului. Nicio astfel de violare a legii a doua a termodinamicii nu a fost totuşi observată vreodată.

Reinventarea ideii

Până curând acest gând al lui Maxwell a fost privit de mulţi ca fiind doar o curiozitate. Recent însă un grup de oameni de ştiinţă au reinventat ideea de a sorta atomii în funcţie de viteza relativă de deplasare a acestora.

Întâi au construit un container magnetic pentru a stabiliza atomii. În partea de sus a containerului au plasat un laser. Atomii din container se mişcă la viteze diferite, dar în timp ce aceştia se îndreaptă către în sus, viteza acestora descreşte. Doar cei cu  mai multă energie vor ajunge la laser; odată ajunşi, energia lor cinetică este redusă aproape la nimic. Cu alte cuvinte, aceştia sunt cei mai înceţi. La acest punct, fasciculul laserului le dă acestora un impuls, împingându-i dincolo de capcana magnetică, într-o capcană optică. În acest mod, cei mai reci atomi sunt separaţi, iar entropia sistemului descreşte. Laserul introduce energie în sistem, aşa că "demonul" foloseşte energie obişnuită, nu una "diabolică". Chiar dacă nu este vorba de o violare a legilor fizicii, măcar există o metodă de a răci şi condensa gazul, permiţând efectuarea unor experimente utile de către fizicieni.

Articolul reprezintă traducerea aproximativă a acestui material şi este guvernat de principiile Creative Commons License. De asemenea, am folosit unele informaţii şi din acest articol.