Matraca Browniana (Browian Ratchet)

La matraca browniana (MB) es un experimento ideal sobre un aparato que aparentemente viola la segunda ley de la termodinámica, la cual enuncia: Es imposible todo proceso cíclico cuyo único resultado sea la absorción de energía en forma de calor procedente de un foco térmico (o reservorio o depósito) y la conversión de toda ésta energía en forma de calor en trabajo. Esta máquina fue ideada por Richar Feyman el 11 de Mayo de 1962 como se aprecia en la figura. Esta consiste de una paleta inmersa en un gas a temperatura T1 unida por un eje a una matraca, compuesta de un engranaje asimétrico y un gatillo, inmerso a temperatura T2; cuyo único fin es levantar una masa, m, en contra de la gravedad. Todo esto simula ser un ejemplo de una implementación práctica del demonio de Maxwell.
El dispositivo solo puede girar en un sentido gracias a la acción del gatillo y el engranaje asimétrico. Si se asume que no existe rozamientos, las moléculas del gas a temperatura T1 golpean en un choque plástico en el sentido del giro permitido, en cambio el choque es elástico en el sentido prohibido de giro. Por lo tanto la energía cinética media del gas disminuye bajando gradualmente su temperatura y elevando la masa m en contra de la gravedad.
Feyman mostró que si T1 es menor o igual a T2 esta máquina no puede funcionar cuando el número de moléculas es grande. En cambio si puede funcionar cuando T1 es mayor a T2. Pero en este caso no se violaría la segunda ley.
Estas ideas dieron impulso a los motores Brownianos y su aplicación en biología.