Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


Ёкспериментальна€ реализаци€ демона ћаксвелла




ƒ≈ћќЌџ ‘»«» »: ƒ≈ћќЌ ћј —¬≈ЋЋј » ≈√ќ Ё —ѕ≈–»ћ≈Ќ“јЋ№Ќџ≈ –≈јЋ»«ј÷»»

 

ƒемон ћаксвелла Ч придуманный ƒж. . ћаксвеллом в 1867 г. мысленный эксперимент с целью иллюстрации кажущегос€ парадокса ¬торого начала термодинамики.

—уть парадокса

ѕредположим, что сосуд с газом разделЄн непроницаемой перегородкой на две части: правую и левую. ¬ перегородке отверстие с устройством (так называемый демон ћаксвелла), которое позвол€ет пролетать быстрым (гор€чим) молекулам газа только из левой части сосуда в правую, а медленным (холодным) молекулам Ч только из правой части сосуда в левую (рис. 1). “огда, через большой промежуток времени, гор€чие молекулы окажутс€ в правом сосуде, а холодные Ч в левом.

–ис. 1
“аким образом, получаетс€, что демон ћаксвелла позвол€ет нагреть правую часть сосуда и охладить левую без дополнительного подвода энергии к системе. Ёнтропи€ дл€ системы, состо€щей из правой и левой части сосуда, в начальном состо€нии больше, чем в конечном, что противоречит термодинамическому принципу неубывани€ энтропии в замкнутых системах (¬торое начало термодинамики).

ѕарадокс разрешаетс€, если рассмотреть замкнутую систему, включающую в себ€ демона ћаксвелла и сосуд. ƒл€ функционировани€ демона ћаксвелла необходима передача ему энергии от стороннего источника. «а счЄт этой энергии и производитс€ разделение гор€чих и холодных молекул в сосуде, то есть переход в состо€ние с меньшей энтропией.

Ёкспериментальна€ реализаци€ демона ћаксвелла

¬ 2010 г. реализовать на практике мысленный эксперимент ƒж. .ћаксвелла удалось физикам из €понского университета “юо [1].

¬ экспериментах использовалась бусинка из полистирола Ц диэлектрика Ц продолговатой формы размером около 300 нм. ќна помещалась в емкость с буферным раствором, на дне которой располагались электроды, на которые подавалс€ переменный ток.

Ёлектромагнитное поле вызывало пол€ризацию бусинки таким образом, что в поле ей было энергетически более выгодно вращатьс€ по часовой стрелке, чем против нее. ¬месте с тем из-за небольших размеров на вращение бусинки оказывало заметное вли€ние броуновское движение молекул раствора.

—осто€ние бусинки контролировалось при помощи микроскопа и камеры дл€ высокоскоростной съемки (демон ћаксвелла). ¬ эксперименте также использовалс€ управл€ющий компьютер. ¬ зависимости от поведени€ бусинки фаза одного из электродов мен€лась: каждый раз, когда бусинка (ротор) в броуновском движении делала шаг против пол€, компьютер сдвигал последнее так, что она могла повернутьс€, но когда ротор пыталс€ вращатьс€ обратно, поле блокировало его.

¬ результате бусинка набирала механическую энергию. –асчеты показали, что этой энергии было больше, чем работа, совершаема€ электромагнитным полем.

«аконов природы, установка не нарушает, поскольку дл€ работы Ђдемонаї (камеры, системы коррекции напр€жени€) необходима энерги€. Ќо €понцы подчЄркивают: данный опыт впервые на практике доказал реальность теплового насоса Ч демона ћаксвелла, теоретически обоснованного Ћео —цилардом в 1929 году. “ака€ машина извлекает энергию из изотермической окружающей среды и преобразует еЄ в работу. ќбщий принцип теплового насоса Ц демона ћаксвелла (Ђдвигател€ —цилардаї) заключаетс€ в следующем. ћакроскопическа€ система (компьютер) управл€ет событи€ми в микроскопической системе (в реальности Ц бусинка (ротор) и поле, а условно Ц комната с молекулами и перегородкой) за счЄт получени€ информации о ней. Ёнерги€ в микроскопической системе растЄт (и может производить полезную работу), но не вполне бесплатно, поскольку Ђдемонї потребл€ет энергию на получение информации и управл€ющие действи€.

—истемы с обратной св€зью, по мнению €понских физиков, могут представл€ть собой машины нового типа, преобразующие информацию в энергию. “еоретически в будущем подобные устройства могли бы питать за счЄт броуновского движени€ микромашины.





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 777 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

≈сли вы думаете, что на что-то способны, вы правы; если думаете, что у вас ничего не получитс€ - вы тоже правы. © √енри ‘орд
==> читать все изречени€...

497 - | 519 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.009 с.