Maxwell'in Cini

**Şengül Şirin** · 10-31-2009

Maxwell'in Cini

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

İkinci termodinamik yasasına göre, kapalı bir sistemin entropisi asla azalmayacağından, çevrelerinden yalıtılmış olan eşit sıcaklıktaki iki cisim birbiriyle temas ettirilirse, cisimler arasında ısı akışı olamaz

Yani cisimlerden birinin kendi ısısını kaybederek diğer cismi ısıtması mümkün değildir

Deney

Deneyin şeması

Kırmızı noktalar hızlı molekülleri, mavi noktalar yavaş molekülleri temsil etmektedir

Maxwell bu yasayı sınamak için, aralarındaki kapı hariç birbirlerinden tamamen yalıtılmış olan A ve B odaları hayal eder

Bu odaların ikisi de aynı çeşit gazla doldurulmuştur ve gazın ısısı 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

10-31-2009	#1
Şengül Şirin	Maxwell'in Cini Maxwell'in Cini Maxwell'in Cini (ya da Maxwell'in Şeytanı), İskoç fizikçi James Clerk Maxwell'in ikinci termodinamik yasasının geçerliliğini sorgulamak amacıyla 1867'de ortaya attığı bir "düşünce deneyi"dir İkinci termodinamik yasasına göre, kapalı bir sistemin entropisi asla azalmayacağından, çevrelerinden yalıtılmış olan eşit sıcaklıktaki iki cisim birbiriyle temas ettirilirse, cisimler arasında ısı akışı olamaz Yani cisimlerden birinin kendi ısısını kaybederek diğer cismi ısıtması mümkün değildir Deney Deneyin şeması Kırmızı noktalar hızlı molekülleri, mavi noktalar yavaş molekülleri temsil etmektedir Maxwell bu yasayı sınamak için, aralarındaki kapı hariç birbirlerinden tamamen yalıtılmış olan A ve B odaları hayal eder Bu odaların ikisi de aynı çeşit gazla doldurulmuştur ve gazın ısısı 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 __________________ Arkadaşlar, efendiler ve ey millet, iyi biliniz ki, Türkiye Cumhuriyeti şeyhler, dervişler, müritler, meczuplar memleketi olamaz En doğru, en hakiki tarikat, medeniyet tarikatıdır