Keşfedin, Öğrenin ve Paylaşın
Evrim Ağacı'nda Aradığın Her Şeye Ulaşabilirsin!
Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat

Maxwell'in Cininden Esinlenerek Yapılan Makine, Entropinin Sırlarını Aydınlatmamıza Yardımcı Olabilir!

4 dakika
2,558
Maxwell'in Cininden Esinlenerek Yapılan Makine, Entropinin Sırlarını Aydınlatmamıza Yardımcı Olabilir! Quanta Magazine
Tüm Reklamları Kapat

"Maxwell'in cini" olarak bilinen düşünce deneyi, İskoç matematikçi James Clerk Maxwell tarafından 1867 yılında ortaya atılmıştır. Bu düşünce deneyi şöyledir: Maxwell, içinde gaz bulunan izole bir sistemi hayali bir duvarla iki odacığa ayırır. Hayali bir cin, bahsedilen duvarın herhangi bir yerinde ve herhangi bir anda bir kapı açarak, bir odacıktan diğerine gaz moleküllerinin geçişini sağlar. Cin, bu şekilde bahsedilen hayali duvarın üzerinde kapılar açıp kapayarak odacıklardan birine göreli olarak daha sıcak olan (kinetik enerjisi daha yüksek olan) gaz moleküllerini toplarken diğer odacığada de göreli olarak daha soğuk (kinetik enerjisi daha düşük) olan gaz moleküllerini toplar. Sonuç olarak, izole bir sistemin içerisinde, farklı sıcaklıklara sahip iki odacık ortaya çıkar.

Görsel 1: Hayali bir cin, odacıkları birbirinden ayıran duvarın herhangi bir yerinde ve herhangi bir anda bir kapı açarak bir odacıktan diğerine gaz moleküllerinin geçişini sağlıyor. Cin bu şekilde bahsedilen hayali duvarın üzerinde kapılar açıp kapayarak odacıklardan birine göreli olarak daha sıcak olan (kinetik enerjisi daha yüksek olan) gaz moleküllerini toplarken diğer odacığada de göreli olarak daha soğuk (kinetik enerjisi daha düşük) olan gaz moleküllerini topluyor.
Görsel 1: Hayali bir cin, odacıkları birbirinden ayıran duvarın herhangi bir yerinde ve herhangi bir anda bir kapı açarak bir odacıktan diğerine gaz moleküllerinin geçişini sağlıyor. Cin bu şekilde bahsedilen hayali duvarın üzerinde kapılar açıp kapayarak odacıklardan birine göreli olarak daha sıcak olan (kinetik enerjisi daha yüksek olan) gaz moleküllerini toplarken diğer odacığada de göreli olarak daha soğuk (kinetik enerjisi daha düşük) olan gaz moleküllerini topluyor.
splasho

Bu şekilde elde edilebilecek olan böylesine bir sıcaklık farkı ile (teorik olarak) herhangi bir makine sonsuza dek çalıştırılabilir ("devridaim makinesi"). Ne var ki pratikte bunu gerçekleştirmek imkansızdır; çünkü böylesine hayali bir kapalı sistemde toplam entropi zamanla düşecektir ki bu da termodinamiğin ikinci yasasının ihlali anlamına gelir. Biliyoruz ki termodinamiğin ikinci yasasına göre kapalı bir sistemin toplam entropisi her zaman artma eğilimindedir.

Bütün bunlara rağmen fizikçiler "Maxwell’in cininin yerini alabilecek bir makine" yapılabileceğini öne sürüyorlar. Fizikçilere göre, sisteme kaybettiğinden daha fazla enerjiyi dışarıdan vererek termodinamiğin ikinci yasasını ihlal etmemek mümkün olabilir; ne var ki böylesine bir senaryoda "cinin görevini yapan makine" bir devridaim makinesi olamayacaktır (çünkü izah ettiğimiz üzere, devridaim makineleri imkansızdır). Fransa’da bulunan École Normale Supérieure de Lyon ‘dan fizikçi Antoine Naert ve meslektaşları, makroskobik ölçekte çalışabilen böylesine bir makine yaptıklarını söylüyorlar.

Tüm Reklamları Kapat

Görsel 2 (Antoine Naert ve meslektaşlarının yaptığı makinenin enine kesiti): Kabın içinde bulunan çelik boncuk tanecikleri elektromanyetik çalkalayıcı yardımıyla aşağı ve yukarı yönde çalkalanıyor. Hareketlenen boncuk tanecikleri rotor mili aracılığıyla motora bağlı olan pale çarpmaya başlıyor.
Görsel 2 (Antoine Naert ve meslektaşlarının yaptığı makinenin enine kesiti): Kabın içinde bulunan çelik boncuk tanecikleri elektromanyetik çalkalayıcı yardımıyla aşağı ve yukarı yönde çalkalanıyor. Hareketlenen boncuk tanecikleri rotor mili aracılığıyla motora bağlı olan pale çarpmaya başlıyor.
Physical Review Letters

Maxwell Makinesi Nasıl Çalışıyor?

Antoine Naert ve meslektaşlarının yaptığı ve bir çalkalayıcının üzerinde duran makine; paslanmaz çelikten yapılmış boncuk taneleri içeren ve 5 cm çapında olan bir kaptan oluşuyor. Bahsedilen boncuk taneleri, çalkalamanın etkisiyle tıpkı gaz molekülleri gibi rastgele hareket etmeye ve kapta bulunan rotor paline çarpmaya ve oradan da sekmeye başlıyor.

Rotorun bağlı olduğu motor, rotorun sadece tek bir yönde dönmesine olanak veriyor. Eğer boncuk tanecikleri, rotor paline, rotorun dönebildiği yöne doğru hareket ederken çarparlarsa rotor dönüyor ve elektrik akımı üretiyor. Eğer boncuk tanecikleri, rotor paline, rotorun dönemediği yöne doğru hareket ederken çarparlarsa rotor hareketsiz kalıyor. Burada, rotorun bağlı olduğu motor Maxwell’in cini ile aynı görevi görüyor. Eğer rotor böylesine bir motora bağlı olmasaydı, rotor paline çarpan boncuk taneciklerinin etkisiyle, rastgele bir şekilde her iki yönde de dönebilecekti.

Böylesine bir sistemde, her ne kadar rotorun dönmesiyle elde edilen elektrik enerjisi çalkalayıcının harcadığından çok daha düşük olsa da çalkalayıcının enerjisinin bir akarsuyun hareketi gibi doğal kaynaklardan elde edilebildiği bir senaryoda durum farklı olabilir.

Kanada'da bulunan Simon Fraser Üniversitesinden fizikçi John Bechhoefer, bu çalışmada yer almamakla birlikte, böylesine bir makinenin çalkalanabilmesi için gereken enerji dışarıdan sağlandığı sürece yani sisteme dışarıdan enerji verildiği sürece termodinamiğin ikinci yasasını aşmanın mümkün olamayacağını söylemektedir.

Tüm Reklamları Kapat

Araştırmacıların, Maxwell'in cininden esinlenerek yaptıkları makine
Araştırmacıların, Maxwell'in cininden esinlenerek yaptıkları makine
New Scientist

Araştırmacılar, yaptıkları bu makine ile yürüttükleri deneyde, çalkalayıcı için gereken (minimum) 10 watt enerjiye karşın yalnızca 4 mikrowatt enerji üretebilmişlerdir. Araştırmacılara göre sistemdeki motorun daha büyük olduğu ve çalkalama için gereken enerjinin doğal kaynaklardan elde edilebildiği bir senaryoda böylesine bir makine bulunduğu ortamdan enerji elde edebilir (enerji hasatı).

Antoine Naert’e göre böyle bir makinenin yardımıyla bilginin nasıl entropiye dönüştüğünü anlamak mümkün olabilir. Yürütülen çalışmada rotor palinin, her iki yönde de çarpan boncuk taneleri ile, hangi yöne doğru itildiği bilgisi entropiye dönüşmektedir. Antoine Naert şöyle diyor:

Eğer Maxwell’in cini (motor) ile ortam arasında gerçekleşen bilgi alış verişini ölçebilirsek buradan yola çıkarak entropinin oluşma oranını da ölçebiliriz. Bu süreçlerin şu an için bizim tamamen yabancı olduğumuz bir alanda gerçekleşiyor olması çalışmalarımızı heyecanlı kılıyor.
Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
Özetini Oku
46
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • İnanılmaz 14
  • Tebrikler! 5
  • Bilim Budur! 4
  • Umut Verici! 3
  • Muhteşem! 2
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 2
  • Güldürdü 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  1. Türev İçerik Kaynağı: New Scientist | Arşiv Bağlantısı
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 09/12/2024 00:52:18 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/12518

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Veri Bilimi
Gün
Oyun
Orman
Doğal Seçilim
Mikrobiyota
Bilim Felsefesi
Nükleer Enerji
Rna
Çiftleşme
Ergen
Vaka
Öğrenme Teorileri
Koronavirüs
Habercilik
Sosyal Medya
Nörobilim
Nötron
Teleskop
Ara Tür
Bakteriler
Cinsellik Araştırmaları
Kedigiller
Kadın Sağlığı
Beslenme Davranışları
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Kafana takılan neler var?
Gündem
Bağlantı
Ekle
Soru Sor
Stiller
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Aklınızdan geçenlerin bu platformda bulunmuyor olabilecek kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
L. Crane, et al. Maxwell'in Cininden Esinlenerek Yapılan Makine, Entropinin Sırlarını Aydınlatmamıza Yardımcı Olabilir!. (28 Eylül 2022). Alındığı Tarih: 9 Aralık 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/12518
Crane, L., Yazar, Y., Bakırcı, Ç. M. (2022, September 28). Maxwell'in Cininden Esinlenerek Yapılan Makine, Entropinin Sırlarını Aydınlatmamıza Yardımcı Olabilir!. Evrim Ağacı. Retrieved December 09, 2024. from https://evrimagaci.org/s/12518
L. Crane, et al. “Maxwell'in Cininden Esinlenerek Yapılan Makine, Entropinin Sırlarını Aydınlatmamıza Yardımcı Olabilir!.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Evrim Ağacı, 28 Sep. 2022, https://evrimagaci.org/s/12518.
Crane, Leah. Yazar, Yusuf. Bakırcı, Çağrı Mert. “Maxwell'in Cininden Esinlenerek Yapılan Makine, Entropinin Sırlarını Aydınlatmamıza Yardımcı Olabilir!.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Evrim Ağacı, September 28, 2022. https://evrimagaci.org/s/12518.
ve seni takip ediyor

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close