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Maxwell's demon
/ El demonio de Maxwell http://www.fgalindosoria.org/informatica/aspects/e_i/maxwells_demon/ Fernando Galindo Soria
English (www.fgalindosoria.org/en/ ) Español (http://www.fgalindosoria.org/ ) Red
de Desarrollo Informático REDI Entropy and
Information / Knowledge / Linguistic Aspects / Fractals and
Chaos /.. Entropía e Información / Conocimiento / Aspectos Lingüísticos / Fractales y Caos, Datos;
Estructuras; Patrones; Normas;
Dinero; Código Genético, Sistema
Nervioso, Neurotransmisores;
Cuerdas, Ondas, Señales, Ruido, Sonido, Música;
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Espacio; Entidades, Atributos,
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4 Abril del 2014
Últimas actualizaciones 4 Abril del 2014 |
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Maxwell's demon Wikipedia,
20140402 "....a
container of gas molecules at equilibrium is divided into two parts by an
insulated wall, with a door that can be opened and closed by what came to be
called "Maxwell's demon". The demon opens the
door to allow only the faster than average molecules to flow through to a
favored side of the chamber, and only the slower than average molecules to
the other side, causing the favored side to gradually heat up while the other
side cools down, thus decreasing entropy. The thought experiment first appeared in a letter Maxwell wrote to Peter Guthrie Tait on 11 December 1867. It appeared
again in a letter to John William Strutt in 1871, before it was
presented to the public in Maxwell's 1872 book on thermodynamics
titled Theory of Heat.[2] In his letters and books,
Maxwell described the agent opening the door between the chambers as a
"finite being". William Thomson (Lord Kelvin) was the first to use the word "demon" for Maxwell's concept,
in the journal Nature in 1874, and implied that he intended the
mediating, rather than malevolent, connotation of the word. The second law of
thermodynamics ensures (through statistical probability) that two bodies of
different temperature, when brought into contact with each other
and isolated from the rest of the Universe, will evolve to a thermodynamic
equilibrium in which both bodies have approximately the same temperature. The
second law is also expressed as the assertion that in an isolated
system, entropy
never decreases. Maxwell conceived a thought
experiment as a way of furthering the understanding of the second law. His
description of the experiment is as follows:[6] ...
if we conceive of a being whose faculties are so sharpened that he can follow
every molecule in its course, such a being, whose attributes are as
essentially finite as our own, would be able to do what is impossible to us.
For we have seen that molecules in a vessel full of air at uniform
temperature are moving with velocities by no means uniform, though the mean
velocity of any great number of them, arbitrarily selected, is almost exactly
uniform. Now let us suppose that such a vessel is divided into two portions,
A and B, by a division in which there is a small hole, and that a being, who
can see the individual molecules, opens and closes this hole, so as to allow
only the swifter molecules to pass from A to B, and only the slower molecules
to pass from B to A. He will thus, without expenditure of work, raise the
temperature of B and lower that of A, in contradiction to the second law of
thermodynamics. ..... Several physicists have
presented calculations that show that the second law of thermodynamics will
not actually be violated, if a more complete analysis is made of the whole system
including the demon. The essence of the physical argument is to show, by
calculation, that any demon must "generate" more entropy
segregating the molecules than it could ever eliminate by the method
described. That is, it would take more thermodynamic work to gauge the speed
of the molecules and allow them to selectively pass through the opening
between A and B than the amount of exergy gained by
the difference of temperature caused by this. One of the most famous
responses to this question was suggested in 1929 by Leó
Szilárd, and later by Léon
Brillouin. Szilárd pointed out that a real-life Maxwell's demon would
need to have some means of measuring molecular speed, and that the act of
acquiring information would require an expenditure of energy. Since the demon
and the gas are interacting, we must consider the total entropy of the gas
and the demon combined. The expenditure of energy by the demon will cause an
increase in the entropy of the demon, which will be larger than the lowering
of the entropy of the gas. http://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell's_demon Exergy Wikipedia,
20140402 "In thermodynamics,
the exergy of a system is the maximum useful work
possible during a process that brings the system into equilibrium with a heat
reservoir.[1] When
the surroundings are the reservoir,
exergy is the potential of a system to cause a change as it achieves
equilibrium with its environment. Exergy is the energy that is available
to be used. After the system and surroundings reach equilibrium, the exergy
is zero. Determining exergy was also the first goal of thermodynamics.
The term "exergy" was coined in 1956 by Zoran Rant (1904–1972) by
using the Greek ex and ergon meaning "from
work"[1][3], but
the concept was developed by J. Willard Gibbs in 1873." http://en.wikipedia.org/wiki/Exergy Traduccion apoyada en
Google de "Maxwell's demon" (http://en.wikipedia.org/wiki/Maxwell's_demon), Wikipedia, 20140402 "El demonio de
Maxwell ....un contenedor de moléculas de gas en equilibrio está dividido en dos
partes por una pared aislada, con una puerta que puede ser abierta y cerrada
por lo que llegó a ser llamado "el demonio de Maxwell". El demonio abre la puerta para permitir que sólo las moléculas más rápidas que el
promedio fluyan a un lado de la cámara, y que sólo las moléculas más lentas
que el promedio fluyan hacia el otro lado, haciendo que un lado se caliente
gradualmente mientras que el otro lado se enfría , disminuyendo de este modo la entropía . El experimento
mental apareció por primera vez en una
carta que escribió Maxwell a Peter
Guthrie Tait el 11 de diciembre de 1867.
Apareció de nuevo en una carta a John
William Strutt en 1871, antes de que fuera
presentado al público en 1872 en el libro de Maxwell sobre la termodinámica titulada Teoría del calor . En sus cartas y libros,
Maxwell describió el agente de apertura de la puerta entre las cámaras como
un "ser finito". William Thomson (Lord Kelvin) fue el primero en utilizar la palabra
"demonio" para el concepto de Maxwell, en la revista Naturaleza en 1874, y dio a entender que la
connotación de la palabra. tenía la intención de la mediación, en lugar de
malévola. La segunda ley de la
termodinámica asegura (a través de la probabilidad estadística) que dos
cuerpos de diferente temperatura ,
cuando se ponen en contacto entre sí y aislados del resto del Universo,
evolucionarán a un equilibrio termodinámico en el que ambos cuerpos tienen
aproximadamente la misma temperatura. La segunda ley también se expresa como
la afirmación de que en un sistema
aislado , la entropía nunca disminuye. Maxwell concibió un experimento mental como una forma de avanzar en la comprensión de la segunda ley. Su descripción del experimento es la siguiente: [ 6 ] ... Si concebimos un ser cuyas facultades son tan afiladas que puede seguir el curso de cada molécula, tal ser, cuyos atributos son esencialmente finitos como los nuestros, sería capaz de hacer lo que es imposible para nosotros. Porque hemos visto que las moléculas en un recipiente lleno de aire a temperatura uniforme se mueven con velocidades de ninguna manera uniforme, aunque la velocidad media de cualquier gran número de ellos, seleccionados arbitrariamente, es casi exactamente uniforme. Supongamos ahora que un recipiente de este tipo se divide en dos partes, A y B, por una división en la que hay un pequeño agujero, y que un ser, que puede ver las moléculas individuales, abre y cierra este orificio, de modo que sólo permiten que las moléculas más rápidas pasen de A a B, y sólo las moléculas más lentas pasen de B a A. Así hará, sin el gasto de trabajo, elevar la temperatura de B y bajar la de A, en contradicción con la segunda ley de la termodinámica. ..... Varios físicos han presentado cálculos que muestran que el segundo principio de la termodinámica en realidad no se
viola, si un análisis más completo se hace de todo el sistema, incluyendo el
demonio. La esencia del argumento físico es mostrar, mediante cálculo, de que
cualquier demonio debe "generar" más entropía segregación de las
moléculas de lo que nunca podría eliminar por el método descrito. Es decir,
se necesitaría más trabajo termodinámico para medir la velocidad de las
moléculas y permitirles pasar selectivamente a través de la abertura entre A
y B que la cantidad de exergía adquirida por la
diferencia de temperatura causada por esto. Una de las respuestas más famosos a esta pregunta fue sugerida en 1929 por Leo Szilard , y más tarde por Léon Brillouin . Szilárd señaló que un demonio de la vida real de Maxwell tendría que tener algún medio para medir la velocidad molecular, y que el hecho de adquirir la información requeriría un gasto de energía. Dado que el demonio y el gas están interactuando, debemos tener en cuenta la entropía total del gas y el demonio combinado. El gasto de energía por el demonio causará un aumento en la entropía del demonio, que será más grande que la disminución de la entropía del gas..." Exergía Wikipedia, 20140402 "La exergía es una propiedad termodinámica que permite determinar el potencial de trabajo útil de una determinada cantidad de energía que se puede alcanzar por la interacción espontánea entre un sistema y su entorno. Informa de la utilidad potencial del sistema como fuente de trabajo. Es una propiedad termodinámica, por lo que es una magnitud cuya variación solo depende de los estados inicial y final del proceso y no de los detalles del mismo. Definida de otra forma la exergía es la porción de la energía que puede ser transformada en trabajo mecánico, la parte restante, sin utilidad practica, recibe el nombre de anergía o entropía" http://es.wikipedia.org/wiki/Exerg%C3%ADa ***************************************************************************** Information
Processing and Thermodynamic Entropy Owen Maroney, Stanford Encyclopedia of Philosophy, First
published Tue Sep 15, 2009 "Are
principles of information processing necessary to demonstrate the consistency
of statistical mechanics? Does the physical implementation of a computational
operation have a fundamental thermodynamic cost, purely by virtue of its
logical properties? These two questions lie at the centre of a large body of
literature concerned with the Szilard engine (a variant of the Maxwell's
demon thought experiment), Landauer's principle (supposed to embody the
fundamental principle of the thermodynamics of computation) and possible
connections between the two. A variety of attempts to answer these questions
have illustrated many open questions in the foundations of statistical
mechanics." http://plato.stanford.edu/entries/information-entropy/ Satanic science Seth
Lloyd is professor of quantum mechanical engineering at MIT and external
professor at the Santa Fe Institute. He is the author of over 150 scientific
papers and of a popular book Programming the Universe (see link below). Marianne Freiberger, Editor of Plus, interviewed him in January
2014. This article is part of our Information
about information project, run in
collaboration with FQXi. The project gives you the chance to tell us what you'd like to know about
information. This article addresses the question 'can information be turned
into energy?'. " Entropy
is information It turns out that the definition of entropy in terms of disorder is
equivalent to Clausius' original definition in terms of temperature and
energy. And the disorder definition also provides a direct link to
information. If a system is in a highly disordered state, then you need a lot
of information to describe it: there are many configurations in which its
constituent components might be arranged. If there is more order in the
system, for example if all the molecules that make up a gas are moving in the
same direction with the same speed, then you need much less information to
describe it. The more disorder there is, the higher the entropy and the more
information you need to describe the system. "When the 20th century rolled around it became clear that entropy
was proportional to the amount of information required to describe those
molecules; their positions and velocities," explains Lloyd.
"Entropy is proportional to the number of bits required to describe the
motion of the atoms and molecules. Or, to put it differently, to the amount
of information they themselves effectively contain." " http://plus.maths.org/content/satanic-science Programming The Universe: A Quantum Computer Scientist
Takes on the Cosmos [Paperback] ***************************************************************************** Physics, Information, and Computation Dept. of Technology, Culture and Society, Polytechnic School of Engineering, New
York University o
01. Heat Engines & the 2nd Law o
02. Thermodynamic Entropy and
Maxwell's Demon o
03. Boltzmann Entropy, Gibbs
Entropy, Shannon Information o
04. Information and Maxwell's
Demon http://ls.poly.edu/~jbain/physinfocomp/index.html Information,
Physics, and Computation Marc Mézard and
Andrea Montanari Oxford
University press, 2009 "This is
an introduction to a rich and rapidly evolving research field at the
interface between statistical physics, theretical computer science, discrete
mathematics, and coding information theory. It should be accessible to
graduate students an researchers without specific training in any of these
three fields." http://www.stanford.edu/~montanar/RESEARCH/book.html Amazon Information,
Physics, and Computation (Oxford Graduate Texts) [Tapa dura] http://www.amazon.es/Information-Physics-Computation-Oxford-Graduate/dp/019857083X PDF Draft 22
July 2008 http://www.ens-lyon.fr/PHYSIQUE/Peyresq08/documents/Mezard_Peyresq.pdf ***************************************************************************** |
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