मैक्सवेल के दानव या थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून के आसपास कैसे पहुंचें

मेरे चैनल के प्यारे मेहमानों और ग्राहकों को नमस्कार। आज मैं आपसे मैक्सवेल के तथाकथित दानव के बारे में बात करना चाहता हूं, जो उष्मागतिकी के दूसरे कानून की चर्चा के दौरान उत्पन्न हुआ था। तो चलो शुरू करते है।

न केवल विज्ञान कथा उपन्यासों में आप कुछ असामान्य प्राणी पा सकते हैं, बल्कि यहां तक ​​कि एक बहुत ही आश्चर्यजनक रूप से भी कल्पना से दूर, भौतिकी जैसे विज्ञान असामान्य और यहां तक ​​कि शानदार प्राणियों के लिए एक जगह है, जैसे कि राक्षसों।

शायद सबसे प्रसिद्ध ऐसा प्राणी तथाकथित मैक्सवेल दानव था, जिसे समीकरणों के मैक्सवेल प्रणाली के निर्माता जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने खुद बनाया था। और वह (दानव) का आविष्कार थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून के आसपास सक्रिय बहस के दौरान किया गया था।

ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम क्या कहता है?

तो, डायनामिक्स के दूसरे नियम के अनुसार, इसके पर्याप्त रूप हैं, लेकिन एक ही समय में भौतिक अर्थ समान है: सिस्टम, अलगाव में, एक कम आदेश वाले राज्य से स्वतंत्र रूप से संक्रमण करने में असमर्थ एक अधिक आदेश दिया गया राज्य।

उदाहरण के लिए, आइए गैस की एक निश्चित मात्रा की कल्पना करें जहां अणु अलग-अलग गति से चलते हैं। दूसरे कानून के अनुसार, गैस स्वतंत्र रूप से दो हिस्सों में विभाजित नहीं हो पाती है, जहां एक में कम-वेग वाले अणुओं वाली गैस होगी, और दूसरे में उच्च-वेग वाले अणुओं वाली गैस होगी।

इसके अलावा, बड़ी संख्या में प्रक्रियाओं को प्रतिवर्ती के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, साधारण पानी को जमे हुए किया जा सकता है, और डीफ्रॉस्टिंग के बाद, फिर से तरल पानी प्राप्त किया जा सकता है।

धातु दोनों को चुंबकित किया जा सकता है और फिर विघटित किया जा सकता है। अपरिवर्तनीय प्रक्रियाएं भी हैं, जैसे कि कुछ जलाना। लेकिन ये सभी प्रक्रियाएं, थर्मोडायनामिक्स के दूसरे नियम के अनुसार, सिस्टम के आदेश की डिग्री में या तो संरक्षण या कमी की ओर ले जाएंगी।

इस स्थिति ने 19 वीं शताब्दी के वैज्ञानिक दिमागों को परेशान और परेशान कर दिया। और यह इस समय था कि मैक्सवेल ने अपना गैर-तुच्छ समाधान तैयार किया, जो कि उस समय जैसा लग रहा था, थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून को सुशोभित करना और अराजकता को एक बंद में अपरिहार्य वृद्धि को रोकना संभव है प्रणाली।

उन्होंने एक ऐसा विचार प्रयोग स्थापित किया।

सोचा प्रयोग या मैक्सवेल का दानव कैसे दिखाई दिया

मैक्सवेल के प्रयोग का सार:

दो समान हिस्सों में विभाजित एक कंटेनर की कल्पना करें। इसके अलावा, विभाजन में (यह कंटेनर को दो समान भागों में विभाजित करता है और अभी भी गैस के लिए बिल्कुल अभेद्य है) एक सूक्ष्म उद्घाटन-द्वार है जो एक समय में केवल एक गैस परमाणु को पारित कर सकता है।

और एक ही समय में, कंटेनर का एक आधा हिस्सा पूरी तरह से गैस से भर जाता है, और दूसरा शुद्ध वैक्यूम से भर जाता है।

अब मानसिक रूप से कल्पना करें कि एक माइक्रो-चौकीदार को इस चेकपॉइंट-दरवाजे पर प्रस्तुत किया जाता है, जो गैस के अणुओं को सबसे अधिक इरादे से देखते हैं।

और एक ही समय में, वह (चौकीदार) तेज अणुओं के लिए मार्ग खोलता है और उन्हें वैक्यूम के साथ कंटेनर के दूसरे छमाही में देता है, और अपर्याप्त उच्च गति वाले लोगों को छोड़ देता है जहां वे थे।

यह तर्कसंगत है कि अगर चौकीदार के साथ चौकी का काम एक महत्वपूर्ण समय तक रहता है, तो गैस को दो भागों में विभाजित किया जाएगा। एक में धीमी गति से अणुओं के साथ एक ठंडा गैस होगा, और दूसरे में गर्म गैस के अणुओं के साथ एक गर्म गैस होगी।

इस प्रकार, सिस्टम को प्रारंभिक अवस्था के संबंध में आदेश दिया जाएगा, और इस प्रकार थर्मोडायनामिक्स के दूसरे कानून का उल्लंघन किया जाता है।

इसके अलावा, प्राप्त तापमान असंतुलन काम प्राप्त करने के लिए उपयोग करने के लिए काफी स्वीकार्य है (चक्र और कैरोट के प्रमेय के अनुसार)।

और इसका मतलब यह है कि अगर कुख्यात चौकीदार को असीमित समय के लिए चौकी पर छोड़ दिया जाता है, तो हमें एक स्थायी गति मशीन से ज्यादा कुछ नहीं मिलेगा।

यह चौकीदार-नियंत्रक था जिसे अन्य वैज्ञानिकों ने मैक्सवेल का दानव कहा था। और ऐसा लगता है कि इस प्रयोग में सब कुछ ध्यान में रखा गया था, और ओह, यह कैसे एक सतत गति मशीन को चोट नहीं पहुंचाता है। लेकिन एक महत्वपूर्ण कैच है।

दानव मैक्सवेल की समस्या क्या है

लगभग शुरुआत से, सोचा प्रयोग पर सवाल उठाया गया था, और यहाँ क्यों है:

दानव चौकीदार के अंतहीन काम के लिए, फोटॉनों की एक धारा के रूप में ऊर्जा की आपूर्ति की आवश्यकता होती है, जिसे आने वाले अणुओं को रोशन करने और निचोड़ने की आवश्यकता होती है।

इसके अलावा, जब अणुओं को छांटा जाता है, तो दानव अणुओं के साथ बातचीत नहीं कर सकता है, जिसका अर्थ है कि वे स्वयं गैस से थर्मल ऊर्जा प्राप्त करेंगे। इसका मतलब है कि एन्ट्रापी अनिवार्य रूप से बढ़ेगी।

और ऐसी प्रणाली की कुल एन्ट्रोपी किसी भी तरह से कम नहीं होगी। इसका मतलब यह है कि दूसरे कानून का कोई उल्लंघन नहीं है।

क्वांटम यांत्रिकी के जन्म के बाद मैक्सवेल के दानव के अस्तित्व के खिलाफ एक महत्वपूर्ण प्रतिवाद।

इसलिए, आने वाले गैस अणुओं को सही ढंग से क्रमबद्ध करने के लिए, चौकीदार को अपनी गति को सही ढंग से मापने की आवश्यकता है, जो सिद्धांत में हेइज़ेनबर्ग की अनिश्चितता के अनुसार असंभव है। इसके अलावा, एक ही सिद्धांत के अनुसार, अणु की सटीक स्थिति निर्धारित नहीं की जा सकती है।

और इसका मतलब यह है कि अनिवार्य रूप से कुछ अणु, जिनके पहले दरवाजा खोला जाएगा, यह याद आएगा।

यही है, मैक्सवेल का दानव अनिवार्य रूप से माइक्रोवर्ल्ड की चीन की दुकान में एक हाथी है, जो अपने स्वयं के नियमों से जीवित है।

और अगर वह (दानव चौकीदार) क्वांटम यांत्रिकी के नियमों के अनुसार प्रस्तुत किया जाता है, तो वह अणुओं को क्रमबद्ध करने में असमर्थ होगा। इसलिए, यह ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे कानून के लिए खतरनाक नहीं है।

यह कैसे भौतिकी के पौराणिक प्राणी, दानव ऑफ मैक्सवेल को नष्ट कर दिया गया था।

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अंत तक पढ़ने के लिए धन्यवाद!