Un reinicio del experimento mental Demon de Maxwell - en la vida real

Además, la segunda ley de la termodinámica significa la naturaleza estadística del universo. Sus bloques de construcción bacterianos no son estrellas, planetas o humanos, son los átomos y las moléculas que nos componen. Puedes pensar en los átomos del universo como una baraja de cartas, que se barajan una y otra vez constantemente. Al final de la baraja, el mazo no tendrá apariencia de orden. Pero en lugar de tratar con una baraja de 52 cartas, el universo tiene una baraja del orden de 1082 átomos

O si quieres ser más manejable, considera 10veinticuatro Si echas un terrón de azúcar en ese café, esas moléculas de azúcar tienen muchas más formas de redistribuirse en el café que permanecer en forma de cubo. O piensa en alguien que arroja perfume en una habitación. Este perfume se apresurará a llenar el espacio. Esto ilustra el concepto de entropía, a menudo descrito como "desorden". La disposición más probable de los átomos tiene la entropía más alta. Una baraja de cartas clasificadas de acuerdo con los cuatro palos tiene una entropía más baja, por ejemplo, que una que no lo está. Del mismo modo, las moléculas de azúcar disueltas no se pueden trocear y el perfume no se puede devolver al vial sin alguna intervención externa que requiera energía.

Después de todo, la segunda ley de la termodinámica dice que la energía se mueve en la naturaleza para aumentar la entropía. "Si pregunta qué es la física, podría decir que es el estudio de la energía", dice Leff. "Lo que está sucediendo, por lo que puedo ver, es que la energía continúa redistribuyéndose".

Sin embargo, a medida que los humanos inventan nuevas tecnologías, no siempre está claro cómo se aplica la segunda ley. Por ejemplo, conceptos aparentemente sencillos como la temperatura se vuelven complicados. Las perlas de acero Naert están a temperatura ambiente en el sentido convencional definido por la velocidad promedio de sus moléculas constituyentes. Esta es la misma temperatura que podrías asociar con cómo se sentiría tocar la perla. Pero Naert ha identificado otra propiedad de su sistema, que interpreta como un tipo diferente de temperatura, definida no por la velocidad de sus moléculas constituyentes, sino por la de las perlas de vidrio que rebotan. Matemáticamente, es análoga a la temperatura convencional en que tanto involucran la velocidad de partículas individuales, pero no está relacionado con si se quemará o enfriará su mano al tacto. Naert planea trabajar con teóricos para comprender mejor qué significa este tipo de temperatura, además de medir y comprender el papel de la entropía en su dispositivo.

Además, los físicos han tenido que reconsiderar la segunda ley a medida que los investigadores construyen dispositivos cada vez más pequeños como motores cuánticos—hecho de varios átomos. Quieren saber, por ejemplo, si la segunda ley limita estos motores cuánticos de la misma manera que los motores macroscópicos convencionales, dice Jünger Happern.

La motivación personal de Naert para construir esta máquina fue la curiosidad intelectual, pero creía que estudiar la segunda ley en un contexto macroscópico podría conducir potencialmente a máquinas más eficientes para recolectar energía de las olas del océano, por ejemplo, ya que ilustraba la transformación del movimiento macroscópico caótico en un movimiento organizado que se puede usar para cargar una batería o impulsar una turbina. También ve su dispositivo como una herramienta de aprendizaje. "Es increíblemente cercano a la idea original del siglo XIX", dice. Pero debido a que usa cuentas en lugar de moléculas, “puedes ver todo porque está en centímetros”. Con su nuevo dispositivo, Naert ha invitado al Demonio de Maxwell a confundirnos e iluminarnos en una nueva escala.

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