Maxwellin Cini Deneyi

4
2207
maxwellin cini deneyi

Orjinal adı “Maxwell’s Demon” olan Maxwell’in Cini, James Clerk Maxwell tarafından oluşturulan bir düşünsel deneydir. Bu düşünsel deney ,tamamı ile Termodinamiğin ikinci  yasasına aykırıdır.

Dilerseniz, Maxwell’in Cini’ni ele almadan önce, Termodinamiğin ikinci yasasına kısaca değinelim.

Termodinamiğin İkinci Yasası

Termodinamiğin ikinci yasasının temeli, 1824 yılında, Fransız bilim adamı olan Sadı Carnot tarafından atılmıştır. Sadı Carnot tarafından oluşturulan ilk bilgiler, yalnızca yatay doğrultuda ve sürtünmesiz ortamlarda geçerlilik kazanmıştır.

Alman bilim adamı Rudalf Clausius, termodinamiğin ikinci yasasını 1850 yılında oluşturmuştur. Oluşturduğu bu yasanın açıklaması ise “Clausius ifadesi” olarak bilinir. Clausius ifadesi: Isı hiçbir zaman, doğal şartlar altında, soğuk bir cisimden sıcak bir cisme geçiş yapamaz.” şeklindedir. Bu ifadeye en iyi örnek ise evlerde kullanılan buzdolabı olarak gösterilebilir.

“Clausius ifadesi”nden de anlaşılacağı üzere, termodinamiğin ikinci yasasını genel bir şekilde ifade edecek olursak: Isı, doğal şartlar altındayken, sıcak bir cisimden soğuk bir cisme geçiş yapar ve bu olay ısıl denge sağlanana kadar devam eder.

Termodinamiğin bu yasasının en büyük odak noktası ise “entropi”dir. Entropi: Maddelerin düzensizliğe karşı gösterdiği ilgi olarak ifade edilebilir. Yani bir madde ne kadar düzensiz ise entropisi de o kadar yüksektir. Bu duruma örnek olarak, aralarında ısı alışverişi olan iki cisim gösterilebilir. Bu cisimlerin arasında ısı alışverişi olduğundan dolayı entropileri pozitiftir ve gittikçe düzensiz bir hal almaya başlarlar.

maxwellin cini deneyi 1

Maxwellin Cini Deneyi

Maxwell bu düşünsel deneyinde, birbirinden bir kapı ile ayrılan iki oda hayal etmiştir. Bu odalar, aralarındaki kapı hariç olmak üzere tamamen izoledir ve bu odaları kontrol etmek üzere orada bulunan, aynı zamanda da entropi uzmanı olan ve molekülleri gözlemleyebilen bir cin bulunmaktadır.

Cinin görevi ise, A odasından B odasına geçmek için kapıya yaklaşan ve ortalama hızın -sıcaklık- üzerinde bir hıza sahip olan– yüksek sıcaklık değerine sahip – molekülü, aradaki kapıyı açarak B odasına almaktır. Aynı şekilde, B odası içerisinde bulunan ve ortalama hızın altında -düşük sıcaklık- olan molekülleri A odasına geçirmeyi amaçlar. Tüm bu işlemlerin sonucunda ise A odasında yüksek sıcaklıklı moleküller; B odasında ise düşük sıcaklık değerine sahip moleküller toplanmıştır. Bu şekilde de A odasının sıcaklığı düşmüş; B odasının sıcaklığı ise artmıştır. Bu durum, yazının başında kısaca değindiğimiz, termodinamiğin ikinci yasasına tamamen aykırıdır.

Maxwell’in Cini adlı düşünsel deney için birçok bilim insanının itiraz ve eleştirileri olmuştur. Bunlardan en önemlilerini irdeleyecek olursak;

  1. İlk eleştiri, 1929 yılında,  Leó Szilárd tarafından yapılmıştır. Bu eleştiri ile odaları kontrol eden cinin, moleküllerinin hızlarını gözlemlerken ve bu hız bilgilerini öğrenirken entropi oluşturduğu, bu entropinin de, deneyin genelinde yok sayılan entropiye eşit olabileceği belirtilmiştir.
  2. Heisenberg’in Belirsizlik İlkesi‘ne göre, taneciklerin hız ve konum bilgilerine kesin bir şekilde ulaşmanın bir yolu yoktur; ayrıca, bir taneciğin hız bilgisine “kısmen” ulaşıldığında, enerji ve konumunda değişiklikler meydana gelir.
  3. Bir diğer itiraz da 1982 yılında Charles Bennett tarafından yapıldı. Yapılan bu itiraza göre cinin, taneciklerin hız, konum ve enerji gibi bilgilerini zamanla depoladıkça belleğinde yer kalmayacağı, yeni bilgileri depolayabilmek için eski bilgileri silmesi gerektiği ve bunun da entropi üreteceği belirtilerek, Maxwell’in Cini adlı düşünsel deneyin, termodinamiğin ikinci yasasını yok sayamayacağı gösterilmiştir.

Termodinamiğin ikinci yasasının önemini tarih boyunca, Albert Einstein başta olmak üzere birçok önemli bilim insanı vurgulamıştır. Maxwell’in Cini ise düşünsel bir deney olmasına rağmen, uzun yıllar boyunca insanların cevap aradıkları bir düşünsel deney olmuştur.

Umarız ki yine bu şekilde olan deneyler ve fikirler ile karşılaşırız.

4 Yorum

  1. Kardes cidden bilmeden sallamissin birseyler bari duzgun fikirleri olanlara karisma sadi guzel mantikli bisey demis ama senin anliyicak bilgin yok . Olayi anlamamissin sen biraz daha arastir.

  2. Pek mantıklı gelmedi zaten bu seneyi yaparken 2.yasayı es geçip yapmış madde bir yerden başka bir yere aktarılırken ısı alışverişi yapmıyor mu çok mantıksız

  3. Termodinamiğin ikinci yasasıyla ilgili uzmanlığım yok. şimdi özetinizden bişeyler çıkardım. ve anladığım kadarıyla bu deneyin ilk bakışta termodinamiğin(td) ikinci yasasıyla alakası olmadığı belli. sizin anlatınıza göre td ikinci yasası enerjinin bir ortamdan nakliyle ilgili. ama cin deneyi enerjinin değil maddenin bir ortamdan başka bir ortama nakliyle ilgili. daha doğrusu yüksek enerjili parçacıkları bir ortama alıyor düşük enerjili parçaları başka ortama. bu durumda elimizdeki madde aynı madde olmuyor.
    şöyle açıklayım : öz kütlelerini eşit kabul ederek odanın bir tarafında 100 derece sıcaklıkta saf altın olsun. diğer tarafında sıfır derece sıcaklıkta saf gümüş. td yasasına göre bu iki maden bir birine enerji aktarır ve her ikiside 50 derece olunca altının ve gümüşün saflık oranı değişmez. ama cin deneyi öylemi.
    Cin deneyinde ise durum şöyle olur: ağırlıkları eşit ve her ikiside 50 derece sıcaklıktaki altın ve gümüş madenlerini bir taraf 100 bir taraf sıfır derece olana kadar cin deneyine tabi tuttuğumuzda ne altın saf altın olur ne gümüş saf gümüş. her iki tarafıda altın-gümüş alaşımına döner.
    Yani böylece bu deney td ikinci yasayla ilgisi kalmıyor.

    Başka bir ifadeyle bu cin deneyinde şöyle yapılıyor.aslında bizde aynısını evde yapabiliriz. üstelik öyle termodinamik uzmanı süper akıllı cin falan bulmamıza gerek de yok. şimdi: A kabında 50 demir sıcak (100 derece) bilye ve 50 demir soğuk (o derece) bilye var . B kabında da 50 bakır sıcak bilye(100 derece) ve 50 bakır soğuk bilye (0 derece) var . yani A kabında ortalama sıcaklığı 50 derece demir bilyeler , B kabında ort. sıcaklığı 50 derece bakır bilyeler var. ve Siz A kabındaki Sıcak bilyeleri B kabına aktarıyorsunuz, B kabındaki soğuk bilyeleri de A kabına aktarıyorsunuz. A KABI SIFIR DERECE B KABI 100 DERECEYE ÇIKAR. her nekadar kaplarda yine yüzer bilye olsa da kaplardaki bilyelerin sadece 50 si orjinal yerinde yer değiştirmemiş kalır. diğer yarısı ise başka bir ortamdan gelmiş olur. kısaca demirle bakır fiziksel olarak karıştırılmış olur.bu durum ise td ikinci yasasında bahsedilen enerjini nakli olayı değildir. olsa olsa enerjinin fiziksel olarak nakli olur.
    oysa td ikinci yasasında maddeler yer değiştirmez sadece enerji yer değiştirir.TERMO DİNAMİĞİN İKİNCİ YASASINDA DEMİR BİLYELER DEMİR KABINDA KALIR. BAKIR BİLYELER BAKIR KABINDA KALIYOR..
    Kısaca antropiymiş yok cinin hafızası dolarmış cartmış curtmuş eleştirileri bile fasa fiso kalır benimkinin yanında.
    Bu cin deneyi termo dinamik deneyi değil bildiğin ana okulu hayat bilgisi dersi deneyi olmuş.100 yıldır boşa kafa patlatmışlar.
    Özetle tekrar yazıyorum : termo dinamik ikinci yasa enerjinin nakliyle ilgili , oysa cin deneyi maddenen nakliyle ilgili bir biriyle uzaktan yakından alakası yok.
    bide yukarda SADİ arkadışımız güzel saçmalamış.

  4. Bence düşük sıcaklıktaki moleküllerin bulunduğu odadan diğer odaya geçiş olması imkansızdır. Çünkü odalarda boşluk olmadığı için kapı açıldığında yüksek sıcaklık odasındaki moleküller diğer tarafa geçmek isterken kapıyı tıkarlar ve düşük sıcaklıklı molekülleri bastırırlar. Bu aradaki çarpışmadan da düşük sıcaklıklı moleküllerin sıcaklıkları artar. İki odanın sıcaklıkları eşitlenince ancak geçiş olmaya başlar..

Düşünceleriniz Nedir?