Представьте, что в одной половине герметичного сосуда находится кислород, а в другой — азот. Если эти половины не изолированы герметично друг от друга, то через некоторое время газы равномерно перемешаются.

Разделить же смесь обратно на составляющие намного труднее. Вот один из теоретически возможных способов это сделать.



Как вы знаете, газ состоит из молекул. Они летают с большой скоростью, постоянно сталкиваясь друг с другом и с поверхностями других тел. Поставим между левой и правой половинками сосуда непроницаемую перегородку, сделаем в ней малюсенькое отверстие и установим около него устройство, которое открывает и закрывает отверстие в зависимости от того, какая частица и с какой стороны подлетает.

Если пускать частицы кислорода только налево, а частицы азота — только направо, то рано или поздно молекулы окажутся отсортированными.

Похожий мысленный эксперимент предложил физик Джеймс Максвелл. У него был только один газ, а устройство должно было разделять более быстрые молекулы и более медленные (на рисунке внизу — красные и синие). Позже этому вымышленному устройству дали запоминающееся имя — демон Максвелла.

Чем быстрее движутся молекулы газа, тем больше его температура. Поэтому, если бы у вас был демон Максвелла, можно было бы сделать коробку-холодильник, которая охлаждала бы то, что находится внутри и нагревала бы воздух снаружи.

К сожалению, для того, чтобы определять скорости молекул и открывать/закрывать отверстие, такое устройство должно само потреблять энергию. Поэтому приходится довольствоваться обычным холодильником, работающим на электричестве.

А сейчас мы предлагаем вам сыграть в игру и самим побыть в роли такого демона. Если считаете, что это лёгкая работа — представьте, что концентрация молекул в 10000000000000000000 раз больше, а их скорость порядка тысячи метров в секунду. Это и есть настоящий воздух.