Demonio de Maxwell

Comparar clasificación y mezcla libre

Ajusta v* e inicia. Las partículas naranjas tienen velocidad v ≥ v*; las azules son más lentas. La membrana deja pasar las rápidas de izquierda a derecha y las lentas de derecha a izquierda. Los otros cruces se reflejan elásticamente. Sin clasificación, toda la separación queda abierta. Puedes cambiar el umbral o la clasificación sin modificar las velocidades. Reiniciar con la misma semilla reproduce el inicio. Pausa y Paso de 0,1 permiten inspeccionar; una vista oculta suspende el tiempo sin recuperar el intervalo perdido.

Modelo y medidas

Partículas puntuales sin colisiones mutuas se mueven en un rectángulo de 2 × 1. La membrana en x = 1 ocupa toda la altura; no hay una pequeña abertura. Se calcula el instante exacto de cada choque y el movimiento restante. El tamaño del dibujo no altera coordenadas ni velocidades. Unidades relativas con m = kB = 1, no unidades SI.

Cada componente de velocidad sigue una distribución normal de media 0 y varianza 1 mediante un generador con semilla. Pares reflejados dan a ambas cámaras la misma distribución inicial. Si N es impar, una partícula adicional empieza a la izquierda. No hay termostato ni termalización posterior. T cinética = Σ(vx² + vy²)/(2N) incluye el movimiento colectivo y es un indicador, no una garantía de equilibrio. Una cámara vacía muestra —. Se conservan el número de partículas y E = Σ(vx² + vy²)/2. El tiempo avanza una unidad por segundo real, con un máximo de 0,05 por fotograma lento; la carga puede ralentizar la reproducción.

Información y límites

El porcentaje clasificado cuenta las lentas a la izquierda y las rápidas a la derecha respecto al total. No es una eficiencia termodinámica. Un umbral nulo o muy alto puede vaciar una cámara.

Los diagnósticos usan doce clases fijas: anchura 0,5 de 0 a 5,5 y una última clase que incluye todas las velocidades mayores. H(B) = −Σp ln p, en nat. H(B|lado) pondera la entropía de cada cámara por su fracción de partículas. I(B;lado) = H(B) − H(B|lado), entre 0 y ln 2, mide la asociación entre clase y cámara. Son estimaciones dependientes de las clases y de la muestra; excluyen información espacial y otros detalles microscópicos. No son la entropía física total del gas. Se excluyen medición, almacenamiento y borrado de información. El modelo no demuestra una violación del segundo principio ni calcula el coste de Landauer.

Fuentes: Bennett: principio de Landauer y demonio de Maxwell; OpenStax: equipartición para los dos grados de libertad cinéticos.

Restablecer recupera los valores predeterminados. Las entradas exactas se conservan aunque estén incompletas; no se guardan partículas, resultados ni reproducción. Cambiar semilla o número de partículas requiere reiniciar. Umbral y clasificación actúan directamente en la ejecución. Los puntos crecen con la pantalla para ser visibles; las partículas siguen siendo puntos matemáticos.