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Der Maxwellsche Dämon

Projektleitung: W. Kirsch
Algorithmik: E. Grycko
Implementierung: J. Rentmeister

Der Maxwellsche Dämon ist ursprünglich ein Gedankenexperiment, mit dem der zweite Hauptsatz der Thermodynamik hinterfragt wurde; vgl. Wikipedia.

Betrachtet wird ein Behältnis, welches mit einem Fluid gefüllt ist. Zum Zeitpunkt 0 befindet sich das Fluid in einem thermischen Gleichgewicht bei einer Temperatur T0. Die Geschwindigkeitsverteilung der Mikrobestandteile des Fluids ist eine zentrierte Normalverteilung mit orts-unabhängiger Varianz.

Das Behältnis wird mit einer Membran in zwei Kammern geteilt. Die Membran wird beschrieben mit einem Energieschwellenwert E. Die Wirkungsweise der Membran besteht darin, dass ankommende Mikrobestandteile von links nach rechts nur durchgelassen werden, wenn ihre kinetische Energie größer als E ist; entsprechend werden Mikrobestandteile von rechts nach links durchgelassen, wenn ihre kinetische Energie kleiner als E ist. Die Wirkungsweise der Membran hat zur Folge, dass die Temperatur in der rechten Teilkammer steigt und in der linken sinkt. Die Tatsache, dass dieser Prozess freiwillig abläuft, widerspricht dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, so dass das Gedankenexperiment im Physiklabor nicht durchführbar ist, sich aber als ein virtuelles Experiment implementieren lässt.

Lehrgebiet Stochastik | 23.08.2010
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