Durante mucho tiempo, se pens\u00f3 que el experimento mental del demonio de Maxwell era contrario a las leyes de la naturaleza. Ahora parece que el experimento se puede realizar sin ir en contra de las reglas de la termodin\u00e1mica.<\/p>\n
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El demonio de Maxwell es un experimento mental que el matem\u00e1tico escoc\u00e9s James Clerk Maxwell propuso por primera vez en 1867. Maxwell imagin\u00f3 un peque\u00f1o demonio que puede abrir y cerrar una puerta entre dos c\u00e1maras llenas de gas. Al abrir y cerrar suavemente la puerta, el demonio permite que solo las part\u00edculas de gas que se mueven r\u00e1pidamente entren en una habitaci\u00f3n. Por el contrario, solo permite que las part\u00edculas de movimiento lento pasen a la otra habitaci\u00f3n.<\/p>\n
Como la velocidad de las part\u00edculas determina la temperatura de un gas, la primera c\u00e1mara se calienta y la otra se enfr\u00eda. La diferencia de temperatura resultante se puede utilizar para mantener un motor en funcionamiento para siempre.<\/p>\n
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El problema es que las acciones del demonio reducen la entrop\u00eda, o grado de desorden, en este sistema cerrado sin gastar energ\u00eda. Eso viola la Segunda Ley de la Termodin\u00e1mica.<\/p>\n
Experimento mental en la pr\u00e1ctica<\/h2>\n
Desde entonces, el experimento se ha llevado a cabo en la pr\u00e1ctica con c\u00e1maras microsc\u00f3picas. Se hizo uso de fluctuaciones de temperatura min\u00fasculas, las llamadas fluctuaciones t\u00e9rmicas, en las que una part\u00edcula de gas se desv\u00eda accidentalmente brevemente de la velocidad de movimiento promedio. Todos estos experimentos pr\u00e1cticos requieren una fuente de energ\u00eda externa. Como resultado, las leyes de la termodin\u00e1mica permanecen intactas.<\/p>\n
Para estudiar el uso de las fluctuaciones t\u00e9rmicas con m\u00e1s detalle, se necesita un demonio que tambi\u00e9n funcione a escalas mayores. Nahuel Freitas<\/a> y Massimiliano Esposito<\/a>f\u00edsicos de la Universidad de Luxemburgo, ahora han inventado un demonio<\/a> que funciona a cualquier escala. Sin embargo, el demonio tiene una menor eficiencia a medida que aumenta la escala. “Cuanto m\u00e1s grande es el demonio, m\u00e1s energ\u00eda tienes que usar para que funcione”, dice Esposito.<\/p>\n Su configuraci\u00f3n comienza con un inversor CMOS, un peque\u00f1o dispositivo utilizado en muchos circuitos electr\u00f3nicos, que consta de dos transistores. Los transistores pueden verse como puertas, una de las cuales se abre cuando hay un voltaje negativo en el inversor, mientras que la otra se abre cuando se aplica un voltaje positivo. Un segundo inversor CMOS con una fuente de alimentaci\u00f3n externa act\u00faa como el demonio. Mientras que el demonio Maxwell original clasificaba las part\u00edculas por velocidad, esta versi\u00f3n clasifica el voltaje por direcci\u00f3n. En lugar de almacenar cada voltaje en su propio lado de una caja, descarta los voltajes negativos y env\u00eda el positivo de regreso al primer inversor.<\/p>\n En teor\u00eda, incluso si no se aplica voltaje externo al sistema, el demonio deber\u00eda poder aprovechar las fluctuaciones min\u00fasculas y crear un voltaje desde cero. \u201cSer\u00eda genial que funcionara\u201d, dice Nahuel. “Tambi\u00e9n ser\u00eda una violaci\u00f3n de la segunda ley de la termodin\u00e1mica”.<\/p>\n Este tipo de sistemas puede ayudar a los investigadores a estudiar las fluctuaciones t\u00e9rmicas, que surgen a peque\u00f1a escala de los efectos de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica que normalmente no podemos ver a escalas m\u00e1s grandes. “Esta f\u00edsica interesante se puede llevar de la microescala a la macroescala, por lo que podemos ver algunos de estos efectos muy agradables que no esperamos en la macroescala”, dice Esposito.<\/p>\n Esto tambi\u00e9n puede ense\u00f1arnos sobre m\u00e1quinas biol\u00f3gicas como las enzimas (prote\u00ednas que aceleran las reacciones en las c\u00e9lulas), que amplifican las peque\u00f1as fluctuaciones en su entorno.<\/p>\n “Estamos tratando de entender si el demonio de Maxwell es solo un experimento mental divertido para demostrar los conceptos b\u00e1sicos de la f\u00edsica, o si puede salir algo pr\u00e1ctico de \u00e9l”, dice. Juan Bechhoefer<\/a>\u2020 Es profesor de termodin\u00e1mica estoc\u00e1stica en la Universidad Simon Fraser de Canad\u00e1. Podr\u00edas pensar en algunas m\u00e1quinas biol\u00f3gicas como un demonio de Maxwell. Entonces, con suerte, al tratar de comprender todos los diferentes aspectos, podemos obtener una mejor comprensi\u00f3n de la idea”, dice.<\/p>\n<\/p><\/div>\n![\"\"](\"https:\/\/teknomers.com\/es\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/El-demonio-de-Maxwell-no-rompe-las-leyes-de-la.png\")
m\u00e1quinas biol\u00f3gicas<\/h2>\n