Grenzen aan de tweede wet van de thermodynamica

[Christophe]

Bron: CIRS, 22/07/2002


Voor het eerst hebben onderzoekers experimenteel aangetoond dat de tweede wet van de thermodynamica in bepaalde gevallen niet van toepassing is.

Deze wet stelt dat in een geïsoleerd en gesloten systeem de wanorde, gemeten aan de hand van een grootheid die entropie wordt genoemd, in de loop van de tijd zal toenemen of in ieder geval niet zal afnemen. Maar Denis Evans en zijn collega's van de Australian National University merkten op dat dit niet gold voor kleine systemen over korte perioden. Dit bevestigt de voorspelling die ze een paar jaar geleden deden, dankzij de fluctuatiestelling die ze ontwikkelden. Volgens deze stelling domineert op menselijke schaal de tweede wet van de thermodynamica en kan de evolutie van dingen slechts in één richting plaatsvinden, maar op moleculaire schaal, en over zeer korte perioden, is een evolutie in beide richtingen mogelijk.

Om hun theorie te testen voerden de onderzoekers een experiment uit met een laserstraal en microscopisch kleine latexkorrels. Ze ontdekten dat in een systeem zo klein als een latexkorrel de entropie soms achteruit kon gaan. Dit gold vooral voor perioden van ongeveer een tiende van een seconde. Gedurende perioden van bijna twee seconden bleef de afname van de entropie optreden, maar met een aanzienlijk lagere frequentie, en na twee seconden trad het fenomeen niet meer op. Het team merkte verder op dat hun resultaten nauw overeenkwamen met die van een computersimulatie van de fluctuatiestelling.

De ontdekking zou, zo zeggen Evans en zijn collega's, een grote impact kunnen hebben op de opkomende wetenschap van de nanotechnologie. Dit resultaat, zeiden ze, heeft diepgaande gevolgen voor alle fysische en chemische processen die in korte tijd in kleine ‘regio’s’ plaatsvinden.