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Diavoletto di maxwell , possibile soluzione?

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fido
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Diavoletto di maxwell , possibile soluzione?

Messaggio da fido » 24/02/2016, 8:44

Chiedo principalmente a francesco.aliotta se è possibile questa soluzione del diavoletto di maxwell che in teoria viola almeno in parte il secondo principio della termodinamica .

IMG_0132.JPG


Dunque il quesito è questo , nell'immagine ci sono ben 2 diavoletti , A e B , il diavoletto A ha una temperatura corporea caldissima di +100°, mentre il diavoletto B ha una temperatura corporea freddissima di -100° ;
Ogni diavoletto ha delle molecole di aria nella sua stanza , calde e lente A , fredde e veloci B ; A turno i diavoletti decidono di far passare una delle loro molecole di aria , A verso B , B verso A ; Ogni volta che fanno passare le molecole consumano energia e producono entropia e di conseguenza la loro temperatura corporea si riscalda , quindi A +101° , B -99° ; Ma poi A torna normale grazie alla molecola d'aria fredda , mentre B si riscalda ogni volta di più , grazie alla molecola 'di aria calda , quindi nessun aumento di entropia per il diavoletto A , mentre un continuo aumento graduale per il diavoletto B , anche se entrambi compiono lo stesso identico lavoro.
Tutto questo per un tempo limitato , cioè il diavoletto A non produce entropia ,riacquista energia da B , e produce solo lavoro per un periodo di tempo limitato.
Quindi la domanda è : Può esistere tutto questo ? oppure dov'è che sto sbagliando ?
francesco.aliotta
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Re: Diavoletto di maxwell , possibile soluzione?

Messaggio da francesco.aliotta » 24/02/2016, 9:11

Ogni volta che fanno passare le molecole consumano energia e producono entropia e di conseguenza la loro temperatura corporea si riscalda

Prima di risponderti devo farti una domanda:
Cosa ti fa pensare che un consumo di energia implichi un aumento di temperatura?
fido
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Re: Diavoletto di maxwell , possibile soluzione?

Messaggio da fido » 24/02/2016, 9:34

Semplicemente, tutto quello che mi circonda e me compreso
francesco.aliotta
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Re: Diavoletto di maxwell , possibile soluzione?

Messaggio da francesco.aliotta » 24/02/2016, 14:36

Semplicemente, tutto quello che mi circonda e me compreso


Allora ti sbagli definitivamente. Se compi lavoro consumi energia e ti raffreddi.
Se tu pensi al fatto che se tu fai lavoro, nel senso che fatichi, e nel farlo ti accaldi allora stai guardando le cose in maniera sbagliata.
Tu nel fare lavoro bruci zuccheri e dopo un po' inizi a bruciare grassi. Questo processo implica un tuo momentaneo aumento della temperatura (in realtà trascurabile dato che sei un termostato). Tu cercherai di mantenere la tua temperatura al di sotto dei 37°C. Per farlo inizi a sudare così ti raffreddi con l'evaporazione. Ma in questa maniera riscaldi l'ambiente. Quindi sprechi un bel po' di energia per riscaldare l'ambiente e non per produrre lavoro. Questo fatto implica che l'entropia totale (la tua + quella dell'oggetto su cui compi lavoro+ quella dell'ambiente) aumenti. Il fatto che la tua temperatura non cambi non significa che tu non abbia prodotto entropia. Hai bruciato carburante ed hai dissipato energia quindi hai prodotto una quantità di entropia considerevole.
Questo vale per entrambi i diavoletti dato che tu stai assumendo che entrambi si accaldino quindi entrambi sono esseri viventi dotati di metabolismo.
Il risultato è che inevitabilmente entrambi tenderanno a riscaldare i loro rispettivi ambienti. Questo potranno farlo sino a quando avranno carburante da bruciare. Se fossero entrambi cicciottelli potrebbero andare avanti per un po'.

Però i due diavoletti sarebbero decisamente stupidi!
Perchè le molecole calde tenderebbero ad andare dal lato freddo e viceversa anche senza la presenza dei diavoletti.

Senza i diavoletti la temperatura di equilibrio raggiunta sarebbe quella intermedia tra le due temperature iniziali.
Con la presenza dei diavoletti la temperatura di equilibrio sarebbe un po' più alta, dato che ci sono quei due che si agitano come due scemi senza concludere nulla!
In entrambi i casi ci sarebbe una produzione di entropia che, nel caso di presenza dei diavoletti, sarebbe superiore dato che i due scemi rendono inefficiente il processo.

Quindi il processo che hai descritto (anche se con qualche inesattezza) può avvenire tranquillamente dato che non implica la violazione di alcuna delle leggi della Termodinamica. Sia che ci siano i diavoletti, sia che le cose vengano lasciate procedere da sole!

Se volevi rifarti al problema del diavoletto di Maxwell, molto meno stupido anche se impossibile, avresti dovuto descrivere una situazione diversa. I due ambienti sono inizialmente alla stessa temperatura e i diavoletti devono fare in modo da lasciar passare solo le molecole più veloci da un lato all'altro e quelle più lente in direzione opposta. Questo è un processo che non può avvenire spontaneamente. E nemmeno con la presenza di un diavoletto per la verità. A meno che il diavoletto non possa consumare energia che prende da qualche parte. Cosa che trasforma il diavoletto ideale in una pompa di calore che puoi acquistare da qualsiasi rivendita di elettrodomestici.

Comunque, il problema del diavoletto di Maxwell non è un problema in cerca di soluzione. E' un paradosso logico e solo come paradosso viene proposto. Cercare la soluzione logica di un paradosso è ovviamente un altro paradosso di per sé.
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