Вопросы о демоне Максвелла

[Munin]

Смотря с какой точностью задачу решать. На некотором уровне точности - да, будет.

Картина такая.

Сначала мы имеем, "глядя издалека", две частицы. Сблизились, оттолкнулись, разлетелись. Потерь энергии вообще нет.

Потом мы учитываем излучение в электромагнитном поле. Движения ускоренные - значит, и волны пойдут. Но это пока ещё "нагрев" электромагнитного поля, а не самих магнитов.

Что же насчёт магнитов? Они макроскопические. У них есть длина. Раз есть длина - значит, на расстоянии этой длины, магнитное поле со стороны другого магнита как-то меняется. На данный магнит действуют силы, разные в разных его точках. Его растягивают или сжимают, причём переменным по времени способом. Это возбуждает в нём и какие-то внутренние колебания (вот тут Cos(x-pi/2) на эту тему очень хорошо написал: post930543.html#p930543 . Мне аж завидно.). Значит, энергия перешла во внутренние движения. Хотя они пока звуковые, но постепенно, наверняка, энергия рассеется и перейдёт в тепло.

Подумаем ещё вот про какой эффект. Магнит - магнетик, вещество, восприимчивое к внешнему магнитному полю. Внешнее магнитное поле меняется (другой магнит приближается и удаляется). Значит, его магнитное поле сначала намагнитит вещество данного магнита, а потом размагнитит. Это тоже приведёт к потерям энергии в веществе, и в итоге - к нагреву.

Ну, как-то так. Всё это рассуждения, которые можно долго высасывать из пальца. Физика начинается там, где мы попытаемся сравнительно оценить величины этих эффектов, и расставить их по порядку увеличения точности.

[Nessen8]

Munin в сообщении #930137 писал(а):

Считать надо (а мне лень - вот объяснить, что и как считать, я могу), но грубо оценивая - того же порядка, что и абсолютная температура этой самой воды (300 К), то есть, сотни кельвинов. Неплохо, да.

А вы здесь не ошиблись? Что-то большая разница получается. Можно все-таки какие-то расчеты привести?
Утверждается, что "демон Максвелла" невозможен для замкнутой термодинамической системы и энтропия последней может только возрастать. Но является ли Земля замкнутой системой? Можно ли энтропию "сбрасывать" в космос куда-нибудь?

[Munin]

Nessen8 в сообщении #931477 писал(а):

Можно все-таки какие-то расчеты привести?

Нет. Как я уже сказал: объяснить вам, как считать, я могу. На это мне сил не жаль. А самому считать, при том, что вы дураком останетесь - нет, увольте.

Nessen8 в сообщении #931477 писал(а):

Но является ли Земля замкнутой системой? Можно ли энтропию "сбрасывать" в космос куда-нибудь?

Разумеется, не является. Разумеется, она сбрасывает энтропию в космос тоннами. Про это триста раз уже говорилось.

На Землю светит Солнце. Греет её своими лучами. Чтобы Земля не перегрелась, она остывает - тоже светит в космос лучами. Но при этом лучи разные. Солнце светит видимым светом, цветовая температура 6000 К, а Земля - инфракрасным светом, цветовая температура - комнатная, 300 К. В результате, излучение Земли при той же энергии несёт намного больше энтропии, чем излучение Солнца. На каждый фотон от Солнца приходится в среднем 20 фотонов от Земли - то есть, $+19\cdot 2$ степеней свободы. Столько же они уносят и лишних битов энтропии.

"Вот на эти два процента и живём."

[Nessen8]

rustot в сообщении #930785 писал(а):

если у вас стенки сосуда из шевелящихся молекул и летает единственная свободная, то в среднем она будет замедлять быстро шевелящиеся и в среднем ускорять медленно шевелящиеся. хотя в каждом отдельном столкновении со стенкой она может отобрать энергию у самой медленной или отдать энергию и так самой быстрой, но вероятность такого исхода меньше и значит происходить это будет реже. речь же в законах термодинамики о статистическом результате а не о отдельных случаях. демон максвелла должен вносить дисбаланс на регулярной основе, а не в единичном случае

Я предположил, что молекул две - одна медленная другая быстрая. Поэтому, если одна будет конец сосуда нагревать, то другая (другой конец) - охлаждать. Почему перепада температур не сможет возникнуть? И почему тогда считается, что разделения сосуда на быстрые и холодные молекулы уже достаточно чтобы демон заработал? Пока возражения упирались лишь в вопрос сколько энергии должен затратить сам демон. А если это может часто происходить, как в случае с двумя молекулами, без затрат энергии, и благодоря одной лишь вероятности, то в чем тогда проблема?

[rustot]

ваши возражения сводятся к следующему. вам говорят что если миллион раз бросить монетку то с очень малой долей погрешности количество выпавших решек равно количесву выпавших орлов. если бы демон сместил вероятности то получили бы большой дисбаланс. вы же возражаете что бросив один раз вместо миллиона вы получите дисбаланс без всякого демона.

малый случайный дисбаланс температуры между половинками сосуда будет присутствовать всегда, но такой же случайный дисбаланс будет присутствовать и в тепловой машине, для которой вы бы попытались эту разницу использовать

[Nessen8]

rustot в сообщении #933625 писал(а):

малый случайный дисбаланс температуры между половинками сосуда будет присутствовать всегда, но такой же случайный дисбаланс будет присутствовать и в тепловой машине, для которой вы бы попытались эту разницу использовать

Что значит "малый"? Малый по отношению к чему? Если у нас есть две молекулы в сосуде размером с нанотрубку, то он может буть не малым (относительно сосуда). Если у нас сосуд макроскопических размеров, то берем самые большие макромолекулы, которые возможны в природе. Какая разница насортирует демон много молекул с маленькой массой или две с такой же самой? Главное чтобы объем тепловой энергии был тот же.

[Nessen8]

Впрочем, удельная теплоемкость, к примеру, может быть как-то связана с массой атомов, а может и молекул. Самая большая у водорода. Впрочем масса атомов из которых состоит молекула здесь может играть болшую роль, чем масса самой молекулы. К примеру пивное сусло имеет большую теплоемкость чем бериллий.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0 ... 1%82%D1%8C
Надо разобраться...

[DimaM]

Nessen8 в сообщении #933695 писал(а):

Впрочем, удельная теплоемкость, к примеру, может быть как-то связана с массой атомов, а может и молекул. Самая большая у водорода. Впрочем масса атомов из которых состоит молекула здесь может играть болшую роль, чем масса самой молекулы.

[rustot]

Nessen8 в сообщении #933669 писал(а):

Что значит "малый"? Малый по отношению к чему?

малый по отношению к возможности совершения работы в тепловой машине, которая подчиняется тем же статистическим законам и не может утилизировать минимальный рандомный дисбаланс

[Nessen8]

Еще не демон Максвелла, но уже интересный эксперимент.

Цитата:

Вероятность существует, но достаточно вспомнить хрестоматийный пример с подсчетом вероятности того, что все молекулы окажутся в одной половине сосуда (энтропия в этом случае меньше, чем в случае равномерного распределения молекул), чтобы понять, что для макроскопической системы такая вероятность ничтожно мала. На том же примере с сосудом легко видеть, что в случае малого числа молекул вероятность реализации такого состояния уже не является пренебрежимо малой. А раз для малой системы вероятность наблюдения нарушения второго закона термодинамики ненулевая, то в принципе ничто не мешает обнаружить его экспериментально. Это и удалось сделать ученым из Австралийского национального университета [1].

http://www.scientific.ru/journal/news/0802/n300802.html

[DimaM]

Nessen8 в сообщении #933786 писал(а):

Еще не демон Максвелла, но уже интересный эксперимент.

Вот еще рекомендую: светоиндуцированный дрейф газов.

[Nessen8]

Т.е. во всех замкнутых системах вероятность тепловых флуктуаций совершенно одинакова и ее в принципе нельзя повысить путем особой организации системы?

[Nessen8]

Munin в сообщении #930806 писал(а):

Nessen8 в сообщении #930799 писал(а):

А она не сможет нагрется потому что в принципе не может иметь тепловое движение.

Ничто не может не мочь иметь тепловое движение. Уточнение: если оно способно взаимодействовать, как вы сказали. У него есть динамические степени свободы, а значит, и всё что за этим следует.

Nessen8 в сообщении #930799 писал(а):

Вы где нибудь видели к примеру магнитное поле или нейтрино которые бы испытывали тепловые колебания?

Цитата:

Электромагнитное поле - имеет энергию.

Тепловую?

Nessen8 в сообщении #930799 писал(а):

А кто нибудь вообще доказал, что любая материя должна излучать и рассеивать тепловую энергию?

Кто-то из классиков, не помню, Гиббс какой-нибудь или Больцман. Читайте учебник статфизики.

Как насчет "остановленных" фотонов? Они разве не материя и не могут взаимодействовать?

Цитата:

Исследователям из университета Дармштадта (Германия) удалось остановить поток света на одну минуту. Свет, как наиболее быстрая материя известная во вселенной (скорость 300.000 км/с) был остановлен внутри кристалла. Таким образом, делается возможным создание, так называемой световой памяти, когда информация, переносимая светом, аккумулируется кристаллом.

http://habrahabr.ru/post/188020/

[Munin]

Nessen8 в сообщении #934896 писал(а):

Как насчет "остановленных" фотонов? Они разве не материя и не могут взаимодействовать?

Это нечто очень условное. Начать с того, что это вообще не фотоны. И нет, это не материя. Это состояние материи. Какой - того самого кристалла.

[Nessen8]

Вот еще один парадокс:
Согласно теории испанских физиков (об опровержении которой я пока не слышал),
все вращающиеся тела испытывают трение о физический вакуум и замедляются испуская излучение при этом. Причем чем мельче тело, тем сильнее трение.
http://www.membrana.ru/particle/15726
Молекулам присуще в том числе и вращательное тепловое движение. Будут ли они взаимодействовать с вакуумом благодоря одному только Броуновскому движению?
Хотелось бы по этому поводу уточнить, почему не возможно достичь температуры абсолютного нуля и почему если она была бы достижима, то был бы возможен в.д. второго рода? Как именно его можно было бы создать, используя этот эффект? Если обычное вещество способно взаимодействовать с физическим вакуумом (а это проявляется и в эффекте Казимира), то можно ли рассматривать последний как кандидат на "тело" с температурой абсолютного нуля? Конечно, ему присущи так называемые "нулевые колебания",
но ведь его "температуру" понизить еще больше невозможно в принципе, а может невозможно и увеличить энтропию. Чему вообще равна энтропия физического вакуума, - нулю или бесконечности?