Termodinamik Denge

Termodinamik denge, açıklaması bilinmese bile sezgisel olarak bilinen bir şeydir. Isı alışverişi veya bir sistemdeki dinamik değişimle ilgilidir. Doğadaki her faktör, bu dengeye ulaşabilmesi için sistemlerin değişimine sebep olur.

Termodinamik, fiziğin doğada oluşan tüm enerji çeşitlerinin değişimini inceleyen en büyük branşlarından birisidir. Özellikle ısı enerjisinin mekanik işe dönüştürülmesini ve fiziksel ya da kimyasal değişimlerin her türden enerji davranışlarının çalışmalarını içerir. Aynı zamanda doğadaki sistemlerin makroskopik parametreleri olan sıcaklık, basınç ve hacimleriyle de ilgilenir.


Denge, bir durumdaki karşıt kuvvetlerin birbirini tam olarak yok ettiği ve artık herhangi bir değişimin oluşmayacağı durumdur. Dengenin iki hali vardır. Birincisi statik denge, ikincisi dinamik dengedir. Aktif dinamik kuvvetlerin yokluğu durumunda statik dengeye ulaşılabilir. Birbirlerini yok eden aktif kuvvetler söz konusu ise dinamik dengeden bahsedilir. Doğadaki her dinamik sistem termodinamik dengeye ulaşmak için sürekli bir akış halindedir.


Tanım

Bir fincan sıcak kahveyi masanın üzerinde tuttuğumuzda, çevreyle olan ısı alışverişi dolayısıyla yavaş yavaş soğumaya başlar. Kahvenin sıcaklığı yüksek olduğu için, kahveden çevreye doğru bir ısı transferi başlar. Kahve, içilmediği sürece, sıcaklığı dış ortamın sıcaklığına eşit oluncaya kadar soğur. Burada kahve, çevreyle ısısal dengeye ulaşmak için soğumaya devam etmektedir. Isısal denge ancak böyle bir denge durumuna ulaşılınca oluşur.

Termodinamik dengeyi şöyle tanımlayabiliriz:

"Var olan bir sistemin termodinamik dengede olabilmesi için, mekanik, ısısal, kimyasal ve ışınımsal dengede olması gerekir."

Termodinamik anlamda ulaşılan denge tipi her zaman dinamik dengedir. İki sistem temas halindeyken sahip oldukları parametreler, ısısal dengeye ulaşmak için madde ve/veya enerji alışverişi sayesinde değişim gösterir.


Termodinamik Denge Halindeki Bir Sistemin Özellikleri

Bu tarz bir dengenin oluşabilmesi için etkileşim halinde olan iki sistem arasında gerekli olan belli koşullar vardır.

1- Termal dengede olmaları... Yani sıcaklıkları eşitlenmiş olmalıdır.

2- Mekanik dengede olmaları... Yani basınçları eşitlenmiş olmalıdır.

3- Işınım dengesinde olmaları... Yani aynı kimyasal potansiyele sahip olmaları gerekir.

Termodinamik dengeye ulaşma işlemine termalizasyon denir. Böyle bir dengeye sahip sistem eğer çevreden yalıtılmışsa sonsuza kadar değişmeden kalır.

Helmholtz Serbest Enerjisi, sabit hacim ve sabit basınçta herhangi bir termodinamik sistem tarafından sağlanabilecek iş miktarını belirten bir termodinamik potansiyel tipidir. Gibbs Serbest Enerjisi ise eş-basınçlı ve eş-ısılı bir sistem tarafından sağlanabilecek maksimum enerjidir.

Bir denge halinde Helmholtz ve Gibbs Serbest Enerji'leri minimum olmalıdır.

Tamamen izole bir sistemin entropisi (S) zamanla değişmez.

Sabit sıcaklıklı ve sabit hacimli, dengede olan bir sistemin Helmholtz Serbest Enerjisi değişim göstermez.

Dengede olan ve sabit basınçlı ve sabit sıcaklıklı bir sistemin Gibbs Serbest Enerjisi değişim göstermez.

Bir sistem bütünsel anlamda termodinamik dengede olmasa bile makroskopik parametrelerin çok yavaş değiştiği yer ve zamanlarda bölgesel dengeye de sahip olabilir.


Benzer Yazılar
FİZİK MAKALELERİ şimdi Google Play Kitaplar'da

Hiç yorum yok :

Yorum Gönder

Yorum Yap