Ana Sayfa Fizik Termodinamik Yasaları Konu Anlatımı

Termodinamik Yasaları Konu Anlatımı

Merhaba arkadaşlar bu yazımızda sizlere termodinamik yasaları konu anlatımı yapacağız ve termodinamik yasalarına bağlı olan durumların üzerinde duracağız. Termodinamik nedir? Bildiğiniz üzere termodinamik, maddelerin (ve sistemlerin) arasındaki enerjini inceleyen bir bilim dalı. Parçacıklar arasında enerji alışverişi gerçekleştiğinden dolayı, termodinamik ısı kavramını da ele alır.

Termodinamik

Şimdi iki tane katı cisim düşünelim. Bunlar mermerler olabilir. Doğal olarak mermer, soğuk bir katıdır. Çünkü mermeri oluşturan atomlar, neredeyse kıpırdamıyor denilecek kadar az titreşiyorlar. Fakat elimiz mermerden daha sıcak. Çünkü elimizin sıcaklığını arttıran bir enerji kaynağı vardır. Dışarıdan besini alırız, bunu parçalayarak CO2 üretiriz. Karbondioksit üretimi, ekzotermik bir tepkimedir.

Şimdi sıcak olan elinizi, soğuk mermere değdirdiğinizi düşünün. Elinizi değdirdiğiniz t anında ne olacaktır? Bu 2 madde arasında bir enerji alış-verişi olacağı ortada.

Termodinamik Yasaları

Bu alış-veriş kısaca şöyle gerçekleşir: İki sistem arasında, t anında etkileşme başladığında, ısı olandan soğuk olana gerçekleşir. Bu enerji alışverişi, dengelendiğinde durur. Termodinamiğin 2. yasası, entropi ile ilgilenir. Entropi, bir sistemin düzensizliğidir ve zamanın oku yönünde ilerler.

Yukarıdaki görselde, gaz moleküllerinin zaman içinde düzensizliğe uğradığını görüyorsunuz. Aslında evren tek bir yasa üzerine kurulmuştur. Evet, buna benzer bir söz duymuştum. Bu doğrudur. Çünkü evren zamanla birlikte, entropiyle birlikte genişlemektedir. Zaman genişledikçe entropi de artar. Yani evrendeki düzensizlik, hassasiyet artmaktadır. İçinizden ”Evrenin sonu mu geliyor, gözlerime inanamıyorum!” ve ”Acaba evrenin sonu entropiyle açıklanabilir mi?” dediğinizi duyar gibiyim. Canlının yaşlanması, suyun yukarıdan aşağı gitmesi, maddenin bir dış kuvvet olmadıkça soğuması. Bunlar entropi ile açıklanabilir.

termodinamik

Şimdi mermerler örneğine tekrar dönelim. Soğuk olan bu mermer, soğuk kalmaya devam edecek. Çünkü bu cismin sıcaklığını arttıracak bir dış kuvvet yoktur. Lakin mermeri bir fırına koyarsanız, dalga boyunun azalacağını görebilirsiniz. Buradan şu sonun çıkarabiliriz: Bir sistemin, ona dış bir kuvvet etki etmedikçe sıcaklığı artmaz. Çünkü o sistem kendi kendine enerji üretemez. Dış bir kuvvet gerekir.

Termodinamik Yasaları Kısaca

Parçacığın bu sıcaklığına mutlak sıfır denir. Bu sistemde (mermeri örnek alabilirsiniz), entropi minimum değerdedir. Çünkü düzensizliğin artması için, parçacığın bir iç enerjiye sahip olması gerek.

İç enerjiyi U ile gösteririz. O halde mutlak sıfır noktasında U=0 diyebiliriz. Bu sebeple parçacığı daha fazla soğutmak mümkün değildir. Çünkü mutlak sıfır, moleküllerin durduğu noktadır. Aslında madde durmuyor. Tahmin edebileceğimizden çok daha az miktarda titreşim yaparlar. Neredeyse hareket etmedikleri için, bu bir kabuldür. Mutlak sıfır; 0 Kelvin, -274 Celcius, 0 Rankine ve -459 Fahrenheit’e eşittir.

Şimdi biraz daha ayrıntıya inelim. Mermer, içinde çok küçük olsa da enerji depolar. Mermerin içinde depoladığı her türlü enerjilerin toplamına entalpi denir. H ile simgelenir. Değişen entalpiyi ΔH ile gösterebiliriz.

Şimdi de, kimyasal bir tepkime düşünelim. Bir tepkimede, ürünleri oluşturanlar, yani reaktanlar (reaksiyona girenler) vardır. Günümüz bilgisi şunu söyler: Ürünlerin entalpileri toplamı ile reaktanların entalpileri toplamı arasındaki farka, tepkimenin entalpi değişimi denir. Yani ΔH.

ΔH=U+Pe

Pe: Parçacığın potansiyel enerjisidir.

Şimdi, lise 1 bilgilerinizden bir sonuca varacağız. Bir tepkime gerçekleşirken, t anında ısı artıyorsa, bu bir endotermik tepkimedir (ısı alan anlamında). Eğer ısı veriyorsa (aynı zamanda ışıma da yapar), bu bir ekzotermik tepkimedir.

ΔH>0 ise bu endotermik bir tepkimedir. Çünkü sıcaklığı sıfırdan büyüktür.
ΔH<0 ise, bu tepkime ekzotermik diyebiliriz. Çünkü tepkimede ısı kaybı yaşanmaktadır.

Bu arada, entalpideki değişimi formülize edelim.

ΔH=Son durumdaki iç enerji-İlk durumdaki iç enerji
Yani, ΔH=Ürünlerin iç enerjsi-reaktanların iç enerjisi

Entalpiden, entalpi ve mutlak sıcaklığın çarpımının çıkarılmasıyla elde edilen termodinamik bir değişken vardır. Bu değişken Gibbs Enerjisidir. G ile gösterilir.

termodinamik yasaları konu anlatımı

Bu denklemden, biraz sonra bazı sonuçlar elde edeceğiz.

Toplam entropi, sistemin entropisiyle çevrenin entropisinin toplamına eşittir.

termodinamik yasaları

ΔSe: Evrendeki (toplam) entropi
ΔSc: Çevredeki entropi
ΔSs: Sistemin entropisi

Bir sistem, ona dış bir kuvvet etki etmedikçe soğuktan sıcağa akamayacağından çevrenin entropisindeki değişim:

-ΔH(s)/T ifadesine eşittir.

Bir reaksiyonun ΔG<0 olduğu anda o reaksiyon, ürünler yönünde gerçekleşir. Çünkü enerji, reaksiyonun gerçekleştiği yöndedir.

ΔG=o ise denge sağlanır. Yani iki cisim de ısısal dengeleşmeye girmiştir.

ΔG>0 olduğunda, ısı dengesi bozulur. Reaksiyonlar, kendiliğinden ürünler yönünde hareket edemez. Yani bir tepkime kendi kendine oluşamaz.

Bu konuları, katılardan daha karmaşık olan gazlar üzerinde düşünebiliriz. Maxwell, 19. yy’da düşünsel bir deney geliştirmiştir. Bu deney termodinamik yasaları ile çelişmekle beraber, kafamızın karışmasına neden olur. Bu yazımızda sizlere termodinamik yasaları konu anlatımı yaptık. Diğer yazımızda görüşmek üzere.

arıcılık malzemeleri
Taner Hayret
Taner Hayret
Merhaba ben Taner Hayret, bir süre Türkiye de Elektrik ve Elektronik Mühendisliği üzerine eğitim aldıktan sonra, hayat serüvenime yurt dışında Nükleer Enerji Mühendisliği üzerine devam ettirmeye karar verdim. Burada sizlerle bilim adına tecrübelerimi paylaşacağım.

Düşünceleriniz Nedir?

Lütfen yorumunuzu buraya yazınız.
Lütfen isminizi buraya yazını.

Yazar Ol arıcılık malzemeleri Proje Yönetimi

Yeni Yazılar

Giyilebilir Teknoloji Ürünleri

Teknoloji hayatımızın bir parçası olmaktan çıktı artık teknoloji hayatımız oldu. Yeni teknolojiler geliştirildikçe var olan teknolji ve teknolojik aletlerde gelişiyor ve değişiyor. Örnek olarak...

Antioksidan Nedir Görevleri Nelerdir

Canlı vücudu sürekli bir oksidatif stres altında bulunur. Oksidatif stres oksidan ve antioksidanlar arasındaki dengesizlik olarak tanımlanabilir. Bu dengesizliğe neden olan şey ise oksijenin vücutta ikiye ayrılması ve çift halde bulunamamasıdır. Bu...

Genetik Mühendisliğinin İnsanlığa Yarar ve Zararları

İnsanlığın, kalıtsal özellikleri kontrol altına alması ihtiyacından doğmuş genetik mühendisliği ilk kez 1972’de ortaya çıkmıştır ve gelişmiş ülkelerde oldukça değerli bir meslektir. Canlılarda bulunmakta...

RTX 3000 Serisi Ekran Kartlarının Başarısı

nVidia yeni nesil ekran kartlarında oldukça büyük bir başarı yakaladı. Her ne kadar ekran kartını dağıtan firmalarda bazı teknik detay sorunları yaşansa da performansın...

Mühendislik Maaşları

Tekstil Mühendisliği‎ Maaşları

Tekstil Mühendisliği, üniversiteye hazırlanan birçok öğrenci aynı zamanda meslek dalı seçimi yapmak için de detaylı araştırmalar yapmaktadır. En fazla merak edilen meslek gruplarından bir tanesi...

Tekstil Mühendisliği Maaşları Ne Kadar

Üniversiteye hazırlanan birçok öğrenci aynı zamanda meslek dalı seçimi yapmak için de detaylı araştırmalar yapmaktadır. En fazla merak edilen meslek gruplarından bir tanesi de...

Otomasyon Teknikeri Maaşları

Otomasyon teknikeri ne iş yapar? Zımparalamanın makineye dönüşmüş hali olan talaşlı üretim makinelerinin yapıldığı fabrikalarda mühendis ile teknisyen arasında çalışan kişidir. Otomasyon teknikeri, otomasyon...

Mimarlık Maaşları

Bu yazımızda mimarlık maaşları hakkında bilgiler verdik. Mimarlık Türkiye’nin en önemli sektörlerinden bir tanesidir. Yeni ve eski mimarlarla beraber, doğa affetlerine dayanıklı ve uzun ömürlü...