« Précis d'épistémologie/Ordinateurs et consommation d'énergie » : différence entre les versions
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Le démon de Maxwell |
Donc un ordinateur ne peut pas fonctionner sans consommer d'énergie. |
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Le déplacement des atomes ne requiert en principe aucun travail parce que le travail d'arrachage d'un atome peut être récupéré lors de la redéposition.
Pour convertir en travail l'activité du microscope à effet tunnel on met la surface du cristal en contact avec un récipient vide de volume <math>V</math> dont les autres parois ne peuvent pas accueillir les atomes. On divise ce récipient avec une paroi mobile en deux parties à gauche et à droite dont les volumes sont respectivement <math>V_G= \frac{N_A}{N_S}V</math> et <math>V_D= \frac{N_S-N_A}{N_S}</math>. On chauffe le cristal pour vaporiser les atomes dans le volume <math>V_G</math>. On laisse ensuite le gaz obtenu se détendre de façon isotherme dans la totalité du récipient, ce qui fournit un travail <math>W= N_A k_BT \ln \frac{N_S}{N_A}</math>. On refroidit ensuite le cristal pour laisser les atomes se redéposer à la surface du cristal. Si on procède de façon réversible, avec une succession de bains thermiques, la chaleur fournie lors du chauffage par chaque bain thermique utilisé est exactement égale à la chaleur qu'il récupère lors du refroidissement, parce que la chaleur spécifique à volume constant d'un gaz ne dépend pas de son volume. Le cristal et les bains thermiques qui ont servi à
Le bain thermique qui a servi à la détente isotherme a cédé une partie de sa chaleur qui a été convertie en travail. Il semble donc qu'on a réalisé un mouvement perpétuel de seconde espèce, puisque tout le reste du dispositif est revenu à son état initial.
Le microscope à effet tunnel qui ordonne les atomes en surface doit être piloté par un ordinateur programmé pour aller chercher les atomes et les déposer sur un site convenable. Puisque la seconde loi de la thermodynamique interdit le mouvement perpétuel de seconde espèce, cet ordinateur doit consommer une énergie au moins égale au travail <math>W</math> qui a été fourni lors de la détente isotherme. Donc un ordinateur ne peut pas fonctionner sans consommer d'énergie.
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