¿Existe alguna solución para este planteamiento realizado por Maxwell?

Desde su creación varias teorías han tratado de explicar donde esta la falla en el funcionamiento del demonio, saliéndose del ámbito de la fısica y abarcando temas como teoría de información, computación, cibernética y economía. Se ha dado solución al problema del demonio en 3 ocasiones, las primeras 2 fueron relativamente parecidas, mientras que la última (y mas aceptada) introdujo conceptos totalmente distintos.

Desde que Maxwell pensó en este experimento en 1867 los científicos han estado pensando en formas de solucionar la paradoja para que no se rompa la 2da ley. Y han llegado a algunas soluciones satisfactorias.

Lo común, es considerar al demonio como parte del sistema, una consideración lógica ya que está interactuando con el.
Para poder decidir si abre la puerta o no, está recibiendo información de las moléculas, está recibiendo luz, o dicho de otra forma, está absorbiendo fotones de todas las direcciones en todo momento, por lo que aumenta su propia entropía (S), de manera que la entropía total del sistema aumenta.
Además, como aumenta el S del demonio, aumenta también su temperatura, por lo que si sigue separando los gases por mucho tiempo se va a hacer mierda.

Otra forma de solucionar la paradoja es asociarle un valor de S a la información.
Como el demonio debe tener gran cantidad de información sobre las moléculas, para poder tomar la decisión de abrir la puerta tendrá que “borrar información”, y este es un proceso que aumenta la entropía de un sistema.

Demonio de maxwell

Uno de los fundadores de la termodinámica, Maxwell, ideo un simple e ingenioso “gedankenexperiment”: El llamado Demonio de Maxwell. El cual su objetivo es ilustrar limitaciones de la segunda ley.

El demonio aparecio por primera vez en 1871, en el libro “Theory of Heat”, de J.C.Maxwell, bajo la sección “ Limitación de la Segunda Ley de la Termodinámica” , como un experimento pensado para ilustrar las limitaciones de la segunda ley, enfatizando que es un principio estadístico, que se cumple casi siempre en un sistema compuesto de muchas particulas. El experimento concebido por Maxwell se puede resumir asi: Supongamos que tenemos un recipiente con muchas moléculas, a distintas velocidades, moviéndose en todas direcciones. Ahora supongamos que dividimos el recipiente mediante una pared delgada que tiene un pequeño agujero en su interior y que hay un ser, diminuto, que abre y cierra el agujero, dejando pasar las moleculas mas rapidas hacia un lado y las mas lentas hacia el otro. Haciendo solo esto, el lograr a elevar la temperatura de un lado y bajar la del otro, sin efectuar trabajo, violando ası la segunda ley de la termodinámica.

El nombre de “Demonio de Maxwell” fue puesto por William Thomson en 1874 [2] en su articulo Kinetic Theory of the Dissipation of Energy. Cuando Maxwell le dio vida a su demonio no fue muy especifico sobre como este debía operar ni cuales debian ser sus objeticos específicos, de aquí que salieran 2 tipos de demonios y varios métodos mediante los cuales podría detectar a las moléculas que debía dejar o no pasar. El demonio original es un demonio de temperatura, que actua en un sistema aislado termicamente y que crea una diferencia de temperaturas sin efectuar trabajo. Otro tipo de demonio es el de presión, que es m´as simple y que solo deja pasar hacia un lado u otro a las part´ıculas que van en una u otra direcci´on, respectivamente; es decir, no es nada mas que una válvula.

Termómetros de gas y la escala de kelvin

El principio de termómetro de gas muestra que la presión de un gas a volumen constante aumenta con la temperatura. Una cantidad de gas se coloca en el recipiente de volumen constante y se mide su presión con uno de los dispositivos. Para calibrar el termómetro, medimos la presión a dos temperaturas graficamos esos puntos y trazamos una linea recta entre ellos.

Usamos esta temperatura extrapolada a presión cero como base para una escala de temperatura con su cero en esta temperatura: la escala de temperatura Kelvin, así llamada por el físico ingles Lord Kelvin (1824-1907). Las unidades tienen el mismo tamaño que las de la escala celsius.

La escala celsius tiene dos puntos fijos, los puntos de congelación y ebullición normales del agua, pero podemos definir la escala kelvin usando un termómetro de gas con solo una temperatura de referencia.

T1 / T2 = P2/P1 (termómetro de gas de volumen constante, T en kelvins)

Se ha comprobado que termómetros de diversos gases a baja presión coinciden con gran precisión, pero son grandes y voluminosos, y tardan mucho en llegar al equilibrio térmico. Se usan principalmente para establecer estándares de alta precisión y calibrar otros termómetros.

La escala kelvin se denomina escala de temperatura absoluta y su cero ( T=0 K = -275.15°C) se llama cero absoluto. En el cero absoluto un sistema de moléculas tiene su energía total mínima posible.

Resumen Primer semana 2ndo parcial

Termodinámica, es el estudio del comportamiento de la energía calorífica y las formas en que se transforman en calor.

ley cero de termodinámica.

Imaginemos dos objetos aislados situados en un recipiente de manera que interactuan entre si, pero no con el resto del mundo. Si los objetos están a diferentes temperaturas entre ellas se intercambia energía.

La energía intercambiada gracias a una diferencia de temperatura recibe el nombre de calor.

Se dice que los objetos están en contacto térmico si pueden intercambiar entre ellos calor.

El equilibrio térmico es una situación en la que dos objetos en contacto térmico uno con otro dejan de tener cualquier intercambio de calor.

Temperatura. propiedad que determina si un objeto pierde o gana energía osease calor.

Expansión volumetrica.

El cambio de volumen a presión constante es proporcional al volumen original y al cambio en la temperatura.

Para un solido, el coeficiente de expansión volumetrica es aproximadamente tres veces el coeficiente de expansión lineal.

Actividad 1

Segunda semana

Principio de arquimides. cualquier cuerpo sumergido completa o parcialmente en un fluido es empujado hacia arriba por una fuerza igual al fluido desplazado por el cuerpo. la magnitud de la fuerza de flotacion siempre es igual al peso del fluido desplazado por el objeto.

La fuerza de flotacion siempre la representamos con la B

B=W

Tenemos dos casos

cuando el cuerpo esta totalmente sumergido Vsumergido = Vdel objeto

cuando esta parcialmente sumergido

Vsumergido/ Vobjeto = densidad del objeto / densidad del fluido

Primer semana

En la primer semana vimos básicamente lo que es un fluido que es una sustancia que se puede escurrrir facilmente y que puede cambiar de forma debido a la accionn de pequeñas fuerzas.

Vimos lo que estática de fluidos significa que básicamente es el estudio de los fluidos en reposo y la dinámica de fluidos que es el estudio de los fluidos en movimiento.

El principio de bernoulli nos permite determinar las relaciones entre la presión, la densidad y la velocidad en cada punto en un fluido.

Densidad. masa por unidad de volumen = masa del objeto / volumen .

Presión atmosferica. es la presión de la atmosfera terrestre, la presion del aire en que vivimos. esta presion varia con el clima y con la altura. la presion atmosferica normal a nivel del mar es de 1atm = 101325 Pa

Ley de pascal. La presión aplicada a un fluido encerrado se transmite sin disminucion a todas las partes del fluido y a las paredes del recipiente.

Mientras mayor sea la relación entre las áreas de los pistones mayor es la fuerza ejercida sobre el pistón ancho..