¿Por qué es tan difícil explicar que el trinquete browniano no funciona?

La mayoría de las máquinas de movimiento perpetuo propuestas son máquinas de movimiento perpetuo del primer tipo (es decir, violan la Primera Ley de la Termodinámica, la conservación de la energía ). Es fácil entender por qué estos no deberían funcionar, y la fuente de energía que falta (o el hecho de que la máquina no es realmente perpetua) generalmente se puede encontrar rápidamente.

El trinquete browniano es un ejemplo de la máquina de movimiento perpetuo menos común del segundo tipo . Aparentemente viola la Segunda Ley de la Termodinámica (la entropía en un sistema aislado no puede disminuir), en este caso, al generar movimiento directamente desde una fuente de calor. La entropía es un concepto mucho más difícil de entender que la energía (se puede considerar como una medida de la "igualdad" del universo), y averiguar por qué el trinquete browniano no funciona requiere complicados cálculos de mecánica estadística.

La clave para recordar al analizar el trinquete browniano es que la segunda ley se aplica a los sistemas aislados como un todo . Las paletas no están aisladas del trinquete; un análisis correcto debe tener en cuenta todo el sistema de paletas/trinquetes/fluido de trabajo. Si hace esto, encontrará que, con el tiempo, la disminución de entropía de las moléculas que golpean las paletas se compensa exactamente con el aumento de entropía de las moléculas que golpean el trinquete o el propio movimiento térmico del trinquete, lo que permite que las paletas se deslicen hacia atrás.

Aquí hay otra razón por la que un trinquete no debería funcionar: definiría una flecha direccional del tiempo incluso en equilibrio térmico.

Para ver esto, observe el trinquete modificado en el gráfico (la pieza triangular está unida a un resorte). la partícula browniana se movería más fácilmente hacia la derecha ya que puede empujar la pieza triangular hacia abajo, pero si está a la derecha e intenta moverse hacia la izquierda, será detenida por la superficie vertical (no hay forma de empujarla hacia abajo). Nuestra intuición nos dice que la partícula entonces circulará en el sentido de las agujas del reloj, incluso en equilibrio térmico. Esto define una flecha de tiempo: puede saber si una película se muestra al revés. Lo cual no puede ser cierto.