Uma entidade hipotética
proposta no meio do século 19 que parece violar a 2ª Lei da Termodinâmica
foi implementada pela primeira vez em um a experiência fotônica executado na
Universidade Oxford e publicada no Physical Review Letters.,
A 2ª lei da termodinâmica, desde
que foi descoberta, tem sido o objeto de desafio e ambição de cientistas, todos
eles querendo de algum forma violar a mesma, tornando o impossível, possível.
Ainda no século 19, Maxwell imaginou
um experimento que poderia derrotar a 2ª lei, o famoso Demônio de Maxwell.
Mas para entender o que é o Demônio de Maxwell, é preciso entender um pouco o
que é a esta lei.
A 2ª Lei da Termodinâmica
Tem várias formas de enunciar esta
lei, a mais simples é que a entropia de um sistema fechado sempre aumenta,
até chegar a um valor máximo.
Uma maneira de ver isso é que se você
colocar em contato dois sistemas a temperaturas diferentes, a energia térmica
vai fluir do mais quente ao mais frio até o equilíbrio ser atingido.
Esta lei é absoluta, sistemas
fechados não experimentam nenhuma redução espontânea de entropia.
Você só
consegue obter um desequilíbrio se injetar energia no sistema, ou “não existe
almoço grátis”.
O Demônio de Maxwell
Em 1867, o matemático James Clerk
Maxwell imaginou um experimento que violaria a 2ª Lei da Termodinâmica.
Se você
pegar um recipiente de gás a certa temperatura, vai descobrir que as moléculas
não estão todas com a mesma temperatura (ou energia cinética, velocidade).
Algumas estão mais rápidas e outras mais lentas.
Maxwell imaginou que se ele conectar dois
destes recipientes por um buraco minúsculo com uma porta, e colocasse no
comando desta porta um diabinho minúsculo (ei, era o século 19) que deixasse
passar para um lado as moléculas mais rápidas, e para o outro lado as mais
lentas, ele acabaria com um sistema em desequilíbrio térmico sem que para isso
fosse necessário colocar nenhuma energia no sistema.
Neste ponto, ele poderia usar esta
diferença de temperatura para obter trabalho.
Uma das formas seria usar um
êmbolo entre os dois recipientes e usar a diferença de pressão para levantar um
peso, por exemplo.
Um lanche grátis que não deveria existir.
O Demônio Fotônico de Maxwell
Na versão fotônica, os físicos
substituíram as caixas com gás por dois pulsos de luz.
O demônio de Maxwell é
implementado na forma de uma chave com fotodetector.
Se um pulso de luz é
forte, ele é direcionado para um fotodiodo, e se for fraco, para outro
fotodiodo.
O fotodiodo converte a luz em energia
elétrica e direciona a mesma para um capacitor, um fotodiodo para um lado do
capacitor, e o outro para o outro lado.
Se os pulsos forem idênticos, eles se
cancelam, mas qualquer diferença fará com que o capacitor receba mais carga em
um dos lados, carregando-o.
Por enquanto este demônio fotônico de
Maxwell não tem uma aplicação prática. Ele poderia ser usado para carregar um
capacitor ou uma bateria, mas existem formas mais eficientes de fazer isso.
Os autores do trabalho, Mihai D.
Vidrighin e colegas da Universidade de Oxford, acreditam que a experiência
vai servir muito mais para investigar as relações entre informação e energia do
que para algo prático.
Mas quem sabe? Os autores não descartam a possibilidade
que o trabalho deles possa ser usado para algo prático, como melhorar a
eficiência de sistemas de resfriamento.
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