Re: Zweiter Hauptsatz + Maxwell Dämon
Geschrieben von Frank am 29. Juni 2001 17:00:03:
Als Antwort auf: Re: Zweiter Hauptsatz geschrieben von Realo am 27. Juni 2001 20:46:00:
>Es ist wirklich eine tolle Sache: egal, was fuer ein System man betrachtet - der zweite Hauptsatz ist immer erfuellt. Er ist einer der am genauesten bestaetigten Naturgesetze.
>Wir muessen uns wohl damit abfinden, in einer Welt ohne Perpetuum Mobiles zu leben.
Hm, der zweite Hauptsatz macht über die Entropie Aussagen über die Wahrscheinlichkeiten von Makrozuständen. Aber bei der Beschreibung von Mikrozuständen, Ort und Impuls eines Teilchens, verliert er seine Bedeutung, schon alleine weil hier die Zeitumkehr nicht zu verbotenen oder zu weniger wahrscheinlichen Zuständen führt. Also findet bei der Betrachtung eines einzelnen Teilchens der Zeitpfeil und damit die Zunahme der Entropie keine Bedeutung.Mir ist immer noch nicht so ganz klar, warum der Maxwell'sche Dämon nicht funktionieren soll. Das Prinzip: Zwei gleichartig mit Gas gefüllte Kammern sind durch einen winzigen Kanal verbunden, der mittels einer Klappe energieverlustlos geöffnet oder geschlossen werden kann. An der Klappe sitzt der Maxwell Dämon, er öffnet die Klappe, wenn ein schnelles Molekül von links kommt oder wenn ein langsames von rechts kommt, so dass die dann in die jeweils andere Kammer überwechseln können. Im umgekehrten Fall schliesst er die Klappe. Am Ende entsteht zwischen den Kammern eine Temperaturdifferenz, die einen Wärmestrom erzeugen kann, dem wiederum Energie entzogen werden kann.
Dass das nicht funktionieren kann, wird durch den Energiegehalt der Information begründet, die der Dämon haben muss, um schnelle von langsamen Teilchen unterscheiden zu können, und die dem Gas entzogen wird. Nur, wenn diese Information z.B. durch Photonen übermittelt wird, und der Dämon absorbiert ein entsprechendes Photon, benutzt dann einen beliebig kleinen Anteil der Energie dieses Photons zur Entscheidungsfindung, ob er öffnet oder schliesst, und gibt dann den Rest der Energie wieder in Form eines etwas energieärmeren Photons zurück, dann wären die Gase doch nach wie vor in einem (fast vollständig) idealreflektierenden Raum, und würden trotzdem ein Temperatur-Potentialgefälle erzeugen.
Und auch die Begründung, dass der Dämon beim "Vergessen" der gesammelten Information über alle Mikrozustände genau die Entropie wieder erzeugt, die das System verloren hat, verstehe ich nicht so recht, denn die Gesamtinformation ist ja auch in gewisser Hinsicht ein Makrozustand, der durch eine entsprechende Anzahl von Mikrozuständen zu stakommt. Soll heissen, der Dämon muss die Information ja nicht sammeln, sondern könnte jede ja/nein-Entscheidung sofort im Anschluss nach der Ausführung vergessen. Wodurch sollte da Entropie erzeugt werden?
Aber wenn der zweite Hauptsatz definitiv eine Entopieabnahme ausschliesst, kann man das auch nicht durch Manipulation der Mikrzustände umgehen. Ich verstehe nur nicht so ganz den Grund dafür.
mfg,
Frank