No quedo "para siempre en el olvido", y de vez en cuando alguien lo saca de las sombras para estudiarlo un poco. Y ya veremos que incluso se descubrieron algunos en la naturaleza...que funcionan. Hoy en dia, se lo intenta "traer a la vida" para ponerlo a trabajar. Claro....la idea es que "El Demonio de Maxwell trabaja GRATIS". Pero veremos que no lo hace
Quien es "El Demonio de Maxwell", para los muchos que jamas lo escucharon nombrar?
El genio descubridor de las leyes del Electromagnetismo (y como vimos en la nota correspondiente, uno de los desencadenantes de la Teoria de la Relatividad), planteo un "ejercicio mental", donde pasaba calor de una FUENTE FRIA a una FUENTE CALIENTE, bajando la ENTROPIA del sistema....y sin violar ninguna ley de la fisica!.
La cuestion es asi: suponemos una botella con gas a temperatura ambiente, separada al medio por un tabique (el tabique esta trabado, pero podemos desbloquearlo desde afuera cuando lo deseemos y se movera como un piston, sin rozamiento. No olvidemos que igual que "El gato" es un experimento idealizado.
El susodicho "Demonio" es un enanito dentro de la botella que puede abrir y cerrar una puertita del tamaño justo para que pase una molecula cada vez que tenga ganas.
No olvidemos "que es un gas": Es una mezcla de moleculas que tienen energia suficiente para no estar ligadas entre si....y se mueven como "enjambre de moscas" dentro de esa botella (Lo del "enjambre de moscas", ya lo pensaron los griegos, y lo uso Bernoulli para su teoria estadistica de los gases). Esas moleculas-moscas, tienen una temperatura promedio....dada por su VELOCIDAD PROMEDIO, pero hay moleculas que se mueven mas rapido y otras que se mueven mas lento dentro de la mezcla. "Subir la temperatura", significa que "habra mas moleculas rapidas" y "Bajar la temperatura" significa que "habra mas moleculas lentas".
Asi que el "Pequeño demonio", cada vez que choque contra la puertita una molecula rapida del lado derecho...la abre para que pase al izquierdo, y si es lenta, la mantiene cerrada. A su vez, si choca del lado izquierdo una rapida, la mantiene cerrada y la abre para que pase si es una lenta al derecho.
Entonces, al cabo de un tiempo, estadisticamente, seguiremos teniendo la misma cantidad de moleculas de ambos lados...pero las del lado izquierdo seran mas rapidas (y logicamente mas calientes!), y las de derecho mas lentas y mas frias. El aumento de temperatura del lado izquierdo habra provocado un aumento de presion!...Y todo sin haber realizado ningun trabajo mecanico: Asi que, la ENTROPIA del sistema, habra bajado, sin violar ninguna ley de la fisica!. Y de paso....si se libera la traba del "piston-membrana separadora", se movera hacia la derecha por la diferencia de presiones...y realizara un TRABAJO MECANICO sin haber necesitado ninguna energia externa!
Incluso mas: El proceso, se puede revertir: Una vez que se alcance el nuevo equilibrio....el "Demonio" empezara a manejar la puertita al reves...y dejara que las moleculas mas rapidas y calientes, pasen al lado derecho, con lo que al cabo de otro rato, la ENTROPIA del sistema habra bajado de nuevo...y el piston se movera hacia la izquierda ahora.
El tema fue muy discutido en su momento...y luego como dije "Casi olvidado".
Es una "maquina de movimiento perpetuo"?. NO, por supuesto que no!. Porque hay varias cosas para tener en cuenta si queremos llevarla a una "Version real":
-El "Demonio" para abrir y cerrar la puertita o para funcionar, gastara alguna energia: Asi que "cuando se le termine la bateria al Demonio...el sistema se para".
-El proceso puede seguir tal vez por un tiempo muy largo...pero la "Campana de Gauss" de la distribucion de velocidades sera cada vez mas angosta: O sea que cada vez habra mas moleculas "cerca de la velocidad media" y menos con valores mucho mas altos o mucho mas bajos....para al final, llegar a detenerse cuando TODAS las moleculas esten a la misma velocidad.
Ahora vamos a la "Version practica": Diversos estudios hechos en el Siglo XX, demostraron la existencia de "Demonios de Maxwell" en lo seres vivos: Funcionan en la forma de las Enzimas y Hormonas de los seres vivos, permitiendo el paso de nutrientes a traves de las paredes celulares en "sentido inverso al normal esperable". Logicamente: Representa una baja de la Entropia a nivel de la celula cuando se realiza el intercambio para respirar o alimentarse....pero la SUBA de Entropia para "fabricar esa Enzima u Hormona", hace que el balance general, sea como se espera: Entropia en crecimiento....Y al igual que al "Demonio realista", en algun momento la Enzima dejara de funcionar, y debera ser reemplazada.
Los quimicos tambien encontraron otros ejemplos: los CATALIZADORES, que permiten reacciones imposibles...participando pero no yendose en la reaccion final: Con lo que hacen su funcion de tipo "Demonio de Maxwell" por mucho tiempo. Igual que en el caso de las Enzimas, suelen requerir "energia externa" (calor, radiaciones electromagneticas UV) para realizas "su trabajo", con lo que de vuelta, la Entropia Total sera positiva, aunque la de la reaccion parezca negativa.
Pero la idea "del Demonio del Maxwell", vuelve a la vida hoy en dia con la NANOTECNOLOGIA:
Podemos fabricar "nano-demonios" que cumplan con esa funcion!. Y aunque no sea ni de lejos una maquina "De movimiento perpetuo", servira perfectamente para mover nano-mecanismos por muchisimo tiempo....sin necesidad de energia externa.
Como ultimo, una observacion: Maxwell con su Demonio, anticipo que la fisica a nivel microscopico es ESTADISTICA Y NO EXACTA, anticipandose unos 70 años a la Mecanica Cuantica, y entendiendo cosas que el mismo Einstein se nego a entender hasta 1940: que a nivel particula, no hay cosas exactas ni totalmente predecibles, y que a veces, parecen ir en contra de las leyes de la naturaleza
Yo creo que en realidad, la Física es "exacta", solo que o por no haber inventado aún una máquina de medir con exactitud, aquellos aconteceres que nos distraen, preferimos decir que "la ciencia (física) de las cosas son impredecibles (para eso también podríamos decir que se comportan de tal manera, por "Designio Divino" y chau...nos lavamos las manos.
ResponderEliminarNo señor....cuando sepamos más, cuando tengamos mejores softwares y programas y cuando tengamos una cinta métrica lo suficientemente exacta, comprobaremos que en realidad todo es "predecible y exacto"...y que incluso, eso de ir en contra de las leyes de la Naturaleza, es inexacto. Todo es manejado por la Naturaleza a su libre albedrío y antojo. Con permiso, citaré una frase conocida = Dios, no juega a los dados...