Wednesday, September 16, 2009

Creating or destroying entropy in a small system | Creando o destruyendo la entropia de pequeños sistemas


The second law of thermodynamics forbids a decrease in entropy of an isolated system. However, in statistical mechanics this strict prohibition is softened to a probabilistic statement, which allows transient decreases in entropy to occur with a small probability. The likelihood of such fluctuations is vanishingly small in macroscopic bodies, but in smaller systems, such as a stretched DNA molecule, they can actually be observed.

La segunda ley de la termodinamica prohíbe una disminución en entropia en un sistema aislado. Sin embargo, en mecánica estadística esta prohibición estricta se ablanda con una declaración probabilistica, en el cual permite un disminución trascendente en la entropia para que ocurra en una pequeña probabilidad. La probabilidad de tal fluctacion es evanecentemente pequeño en cuerpos macroscopicos, pero en sistemas pequeños, tal y como una molécula de ADN estirada, ellas en realidad se pueden observar.

This possibility has motivated recent work on fluctuation theorems, which compare the probability of a system reducing its entropy (over short times) in out-of-equilibrium processes to those in which the entropy increases. In a paper appearing in Physical Review E, Arnab Saha of the S. N. Bose National Center For Basic Sciences in Kolkata, India, and Sourabh Lahiri and Arun Jayannavar, of the Institute of Physics, in Bhubaneswar, India, build on this work and study the total entropy produced in a simple system that is driven out of equilibrium. They model a Brownian particle in a harmonic trap and consider the change in entropy when a time-dependent external force is applied to the particle, or the trap itself is moved in an arbitrary manner.

Esta posibilidad ha motivado a los trabajos recientes sobre la fluctuación de los teoremas, los cuales comparan la probabilidad de un sistema de reducción de la entropía (en tiempos cortos) en fuera de equilibrio a los procesos en los que la entropía aumenta. En un artículo que apareció en la revista Physical Review E, Arnab Saha de la SN Bose Centro Nacional de Ciencias Básicas en Kolkata, India, y sourabh Lahiri y Arun Jayannavar, del Instituto de Física, en Bhubaneswar, India, basará en este trabajo el estudio de la entropía total producida en un sistema simple que es expulsado de equilibrio. EN el cual ellos crean un modelo browniano de partículas en una trampa armónica y consideraran la variación de entropía cuando un tiempo-dependiente es la fuerza externa aplicada a la partícula, o la trampa de la misma se mueve de manera arbitraria.

In nonequilibrium steady states, the detailed fluctuation theorem relates the probabilities of observing entropy changes of equal magnitude but opposite sign. Saha et al. show, somewhat surprisingly, that the Brownian particles also obey this theorem even in the nonstationary, transient regime, provided the system is prepared in equilibrium.

En estados constantes de no equilibrio, la detallada teoría de fluctacion relaciona las probabilidades de observar los cambios de entropia que misma magnitud pero de signo opuesto. Saha et al. muestra, de alguna manera sorprendente , las partículas Brownianas también obedecen este teorema aun en estado no estacionario, régimen transigente, siempre que el sistema este preparado en el equilibrio.

These and other advances given in this paper should stimulate the analysis of thermal fluctuations in small systems, and their application in determining free energy differences.Ron Dickman

Este y otros avances dados en este papel el análisis en fluctuaciones termales en pequeños sistemas, y su aplicación en determinar diferencias en energía libre.- Ron Dickman

Source: (http://physics.aps.org/)

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