Termodinamik Nedir? Termodinamik Yasaları

Daha etkili ısı makineleri ortaya koymak için yapılan ilk araştırmalar termal fiziği oluşturan Termodinamiğin üç yasasının keşfini sağlamıştır.


Termodinamiğin Kökeni

Endüstri devrimi zamanında mühendisler, ısı enerjisiyle iş yapan etkili ısı makineleri yapmaya çalışıyordu. İşlevsel ve verimli ısı makinelerini üretmek için genel prensiplere dayalı olarak yaptıkları temel araştırmalar fiziğin branşlarından birisi olan Termodinamiği oluşturmuştur.

Termodinamik, ısı ve termal enerji üzerine yapılan çalışmalara denir. Termodinamiğin üç yasası mevcuttur ve ek olarak temel yasa olan sıfırıncı yasası vardır.


Termodinamiğin Sıfırıncı Yasası

Basitçe sıfırıncı yasaya göre c adında bir cisimle a ve b adında iki cisim ayrı ayrı ısısal dengeye sahipse a ve b cisimleri birbirleriyle de ısısal dengededir. Bu yasa temel cebir mantığı olan "eğer a=c ve b=c ise a=b'dir" kuralına uyar.


Termodinamiğin Birinci Yasası

Termodinamiğin birinci yasası, enerjinin korunumu yasasının iş ve ısı makinelerine uyarlanmış halidir. Bir ısı makinesi veya bir sistem başlangıçta enerji alır. Sonrasında iş ve atık ısı olarak enerji çıkışı oluşur. Termodinamiğin birinci yasasına göre bir sisteme giren enerjinin miktarı sistemden iş ve atık ısı olarak çıkan toplam enerjinin miktarına eşittir.

Enerjinin korunumu yasasına göre, atık ısı çıkışı olmasa bile ısı makinesinin çıkardığı iş verilen enerjiden fazla olamaz. Diğer deyişle asla verdiğimizden fazlasını alamayız.


Termodinamiğin İkinci Yasası

Sadece ilk yasaya bakarak ısı makinesine verilen enerjinin makineden çıkan işe eşit olması mümkün görünmektedir. Bu durumda makine yüzde 100 verimli olacaktır. Termodinamiğin ikinci yasası, herhangi bir makine veya sistemin hiçbir zaman yüzde 100 verimli olamayacağını söyler. Her zaman artık bir ısı oluşacaktır.


Entropi

İkinci yasa ayrıca entropi kavramıyla da ilgilenir. Entropi, bir sistemin gelişigüzel oluşu ya da bir sistemin düzensizliği olarak tanımlanır. Yüksek seviyede düzensiz ya da gelişigüzel bir sistem yüksek bir entropiye sahiptir. Isı, enerjinin gelişigüzel bir formudur ve bir sisteme ısı enerjisi vermek sistemin entropisini arttırır. Böylece düzensizlik artmış olur. Bir ısı makinesinde bu düzensizlik ne kadar çoksa verim o kadar düşük olur.

Termodinamiğin ikinci yasasının alternatif bir ifadesi olarak, kapalı bir sistemdeki herhangi işlem sonucu bu kapalı sistemin entropisi artar denilebilir. Sistem kapalı değilse ve hatta entropisi bir şekilde azaltılsa bile bu sistemde gerçekleşen işlemler bu defa evrenin entropisini arttırır. Evrenin entropisi hiçbir zaman azalmaz. Ya sabit durumda ya da artmaktadır.


Termodinamiğin Üçüncü Yasası

Mutlak sıfır (-273 derece) sıcaklığın en düşük seviyesidir. Moleküler düzeyde hareketin minimum olduğu sıcaklıktır. Termodinamiğin üçüncü yasası mutlak sıfır derecesine ulaşmanın imkansız olduğunu ifade eder.

Tek istisna olarak ikinci yasanın yüzde 100 verime izin vermesi için mutlak sıfıra ulaşılması gerekirdi. Fakat bu istisnayı da üçüncü yasa yok etmektedir.


Benzer Yazılar
FİZİK MAKALELERİ şimdi Google Play Kitaplar'da

Hiç yorum yok :

Yorum Gönder

Yorum Yap