Historia del demonio de maxwell!!

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El demonio de Maxwell y el precio del olvido
Publicado el 17 de Noviembre de 2009 en Historias de la ciencia por omalaled Tiempo aproximado de lectura: 8 minutos y 18 segundos Este artículo se ha visitado: 7,585 veces Hace tiempo os hablaba de la flecha del tiempo que relacionaba con la estadística y la entropía: en todo sistema aislado, la entropía aumenta. Veamos, si ponemos un cubito de hieloen un vaso de agua y dejamos transcurrir el tiempo, veremos finalmente que el sistema resultante es el agua líquida un poco más fría que la inicial y el cubito de hielo ha desaparecido. Nadie esperaría a que, de un vaso con agua, apareciera el líquido más caliente con un cubito de hielo. Esto es lo que nos impide el Segundo Principio de la Termodinámica. No obstante, durante unos 100 años hubouna pequeña fisura en este principio, y de ello os hablaré en nuestra historia de hoy. Al explicaros estos procesos, no estoy hablando de aparición o desaparición de calor (quiero decir, aparición o desaparición de energía, que violaría el Primer Principio de la Termodinámica), sino de cómo se transmite de un sitio a otro. El agua líquida cede calor al cubito de hielo, que se derrite mientras que elagua líquida se enfría (ha cedido calor al hielo). El proceso inverso sería que parte del agua cedería calor al resto, disminuyendo su temperatura y congelándose. Insisto: la energía total es la misma al principio y al final, así que se respeta la conservación de la misma. Pero claro, todos tenemos muy claro que ese proceso inverso no se va a dar. Así reza el Segundo Principio de la Termodinámicay es realmente importante. Pensad que si no fuera por este principio, nadie debería sorprenderse si el Océano Atlántico se congelara entero mientras que el Pacífico aumentase su temperatura. Aun así, recordad que es una probabilidad estadística, como ya expliqué en el artículo anteriormente referenciado. El término “entropía” (que se deriva del Segundo Principio) viene del término griegoentropein y fue introducido por el físico Rudolf Clausius. Tiene el significado de “convertir” o “revertir”. Pero la entrpía es algo más que el sentido en el que avanza el calor: también define la flecha del tiempo en procesos en los que no intervenga. Por ejemplo, si tenemos un vaso de agua y echamos una gota de tinta en él, la gota se diluirá por todo el agua. Nunca esperaríamos que, pasado el tiempo,encontráramos la gota toda agrupada en un cierto lugar y el resto del agua sin una sola molécula de tinta. O sea, que también tenemos un sentido de avance en el tiempo en el caso de las mezclas. Pues bien, veamos lo que el formidable James Clerk Maxwell tenía que decir sobre este tema y que explicó en una carta a P.G. Tait en 1871: Sean A y B dos recipientes divididos por un diafragma que contienenmoléculas en estado de agitación y que chocan las unas con las otras elásticamente. El número de partículas en A y B es idéntico, pero aquellas que están en A tienen mayor energía que en B (o sea que A tiene mayor temperatura que B). Si el diafragma tiene un pequeño agujero las moléculas podrán pasar a través de él y transferir energía de un recipiente a otro. Ahora pensemos en un ser que conocela posición y velocidad de todas las moléculas con una simple inspección, pero que no puede hacer otra cosa más que abrir y cerrar el diafragma que podemos considerar sin masa. La tarea de este ser consiste en abrir el diafragma y permitir que las moléculas pasen de B a A si tienen mayor velocidad media de las que hay en A, y de A a B si tienen menos que la velocidad media de B. Este ser puededirigir así el tráfico molecular balanceado de manera que el número de partículas en A y B no cambie. El resultado de esas maniobras es que las moléculas en A llegarán a ser más energéticas que lo eran originalmente y las de B menos energéticas, esto es, un flujo de calor

contrario al esperado, infringiendo el Segundo Principio de la Termodinámica: el recipiente caliente estará más caliente y...
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