Maxwell'in Cini

Maxwell'in Cini veya Maxwell'in Şeytanı, İskoç fizikçi James Clerk Maxwell'in ikinci termodinamik yasasının geçerliliğini sorgulamak amacıyla 1867'de ortaya attığı bir "düşünce deneyi"dir.

Termodinamik
Klasik Carnot ısı makinesi
Dallar Klasik İstatistiksel Kimyasal Kuantum termodinamiği Denge / Dengesizlik
Kanunlar Sıfırıncı Birinci İkinci Üçüncü
Sistemler Kapalı sistem İzole sistem Durum Hâl denklemi İdeal gaz Gerçek gaz Maddenin hâlleri Faz (madde) Denge Kontrol hacmi Enstrümanlar Süreçler İzobarik İzokorik İzotermal Adyabatik İzentropik İzentalpik Kuazi-statik Politropik Serbest genişleme Tersinirlik Tersinmezlik Endotersinirlik Çevrimler Isı motorları Isı pompaları Isıl verim
Sistem özellikleri Not: Eşlenik değişkenler italik yazılmıştır. Özellik diyagramları Yeğin ve yaygın özellikler Süreç fonksiyonları İş Isı Hâl fonksiyonları Sıcaklık / Entropi (giriş) Basınç / Hacim Kimyasal potansiyel / Parçacık sayısı Buhar kalitesi İndirgenmiş özellik
Malzeme özellikleri Özellik veritabanları Isı sığası  ${\displaystyle c=}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle \partial S}$ ${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial T}$ Sıkıştırılabilirlik  ${\displaystyle \beta =-}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial p}$ Genleşme  ${\displaystyle \alpha =}$ ${\displaystyle 1}$ ${\displaystyle \partial V}$ ${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial T}$
Denklemler Carnot teoremi Clausius teoremi Temel ilişki İdeal gaz yasası Maxwell ilişkileri Çift taraflı Onsager bağıntıları Bridgman denklemleri Termodinamik denklemler tablosu
Potansiyeller Serbest enerji Serbest entropi İç enerji ${\displaystyle U(S,V)}$ Entalpi ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ Helmholtz serbest enerjisi ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ Gibbs serbest enerjisi ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
Tarih Kültür Tarih Genel Entropi Gaz yasaları "Devridaim" makineleri Felsefe Entropi ve zaman Entropi ve yaşam Brownian ratchet Maxwell'in Cini Isı ölümü paradoksu Loschmidt paradoksu Sinerjetik Teoriler Kalorik teorisi Vis viva ("yaşam gücü") Isının mekanik eşdeğeri Tahrik gücü Temel yayınlar "An Experimental Enquiry Concerning ... Heat" "On the Equilibrium of Heterogeneous Substances" "Reflections on the Motive Power of Fire" Zaman çizelgeleri Termodinamik Isı makineleri Sanat Eğitim Maxwell'in termodinamik yüzeyi Enerji dağıtımı olarak entropi
Bilim insanları Bernoulli Boltzmann Carnot Clapeyron Clausius Carathéodory Duhem Gibbs von Helmholtz Joule Maxwell von Mayer Onsager Rankine Smeaton Stahl Thompson Thomson van der Waals Waterston
Diğer Çekirdeklenme Öztoplanma Özörgütlenme Düzen ve düzensizlik
Kategori
g t d

Deney

Maxwell bu yasayı sınamak için, aralarındaki kapı hariç birbirlerinden tamamen yalıtılmış olan A ve B odaları kurgular. Bu odaların ikisi de aynı çeşit gazla doldurulmuştur ve gazın sıcaklığı her iki odada da aynıdır. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, aradaki kapıyı istediğimiz kadar açıp kapayalım, eşit sıcaklıktaki odalar arasında bir ısı akışı olmayacaktır.

Maxwell, kapının başında duran akıllı bir "cin" hayal eder. Bu cin, her iki taraftaki gaz moleküllerini de gözlemleyebilmektedir. A odasından kapıya doğru ortalamadan yüksek bir hızla gelen bir molekül gördüğünde, kapıyı açarak onun B odasına geçmesini sağlar. Benzer şekilde, B odasında ortalamadan düşük hızla hareket eden moleküllerin de tek tek A odasına geçmesini sağlar. Böylece, zaman içinde B odasının içindeki moleküllerin ortalama hızı artarken A odasındakilerin ortalama hızı azalmaktadır. Ortalama hız da sıcaklık demek olduğundan, B odasının sıcaklığı artmakta, A odasının sıcaklığı düşmektedir ve bu da ikinci termodinamik yasasının açık bir ihlalidir.

Eleştiriler

Deneydeki muhtemel hatayı ilk defa 1929'da Leó Szilárd göstermiştir. Szilárd'a göre Maxwell'in cini, moleküllerin hızlarını gözlemlerken, hız bilgilerini depolayıp birbiriyle karşılaştırırken ve kapıyı açıp kapatırken entropi üretmektedir ve üretilen entropi, kaybolduğu iddia edilen entropiye en iyi ihtimalle eşittir.

Ayrıca, Belirsizlik İlkesi'ne göre zaten moleküllerin kinetik enerjilerini ve hareket yönlerini değiştirmeden hızlarını tespit etmenin bir yolu yoktur.

Dış bağlantılar

• Edinburgh Üniversitesi - Maxwell'in Cini2 Nisan 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.
• Sciencenews.org - Maxwell'in Cini hakkında21 Haziran 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.