Maxwell's duivel

© h.hofstede (h.hofstede@hogeland.nl)

De Duivel van Maxwell

De beroemde tweede wet van de thermodynamica zegt dat de totale entropie van een afgesloten systeem alleen maar kan toenemen, net zolang totdat een evenwicht is bereikt.
Een gevolg ervan is bijvoorbeeld dat warmte niet spontaan van een kouder naar een warmer lichaam gaat.

Maar in 1871 bedacht de Schotse wis- en natuurkundige James Clerk Maxwell een gedachte-experiment waarmee hij deze wet aanvocht: Maxwells Duivel.

Stel dat er een duiveltje bestaat dat zich in een afgesloten thermodynamisch systeem bevindt en daar alle moleculen nauwkeurig in de gaten houdt. Omdat de snelheid van de moleculen varieert, zullen er snellere en langzamere moleculen zijn.
Het duiveltje heeft tussen twee delen van het systeem een muur gemaakt met een klapdeurtje erin. Dat deurtje zit dicht, maar elke keer als er een snel (rood) molecuul aankomt dat van rechts naar links wil gaan óf een langzaam (blauw) molecuul van links naar rechts, doet het duiveltje snel de deur open:

Het gevolg zal zijn dat de rechterkant van het systeem steeds warmer wordt en de linkerkant steeds kouder: warmte stroomt toch van een kouder naar een warmer deel!
In strijd met de tweede wet!!!