Termodinamik Nedir? Termodinamiğin Yasaları ve Uygulama Alanları Nelerdir?

Sayfayı Yazdır

Termodinamik, enerji ve bazı enerji çeşitlerinin birbirleriyle olan ilişkilerini inceleyen bir bilim dalıdır ve hayatın devamı için temel olan enerji konusunu ele alan heyecan verici çekici bir konudur. Bütün dünyada uzun süredir mühendislik öğreniminin temel bir parçası olmuştur. Termodinamik bilenen ev gereçlerinden, ulaşım araçlarına, güç üretim sistemlerine ve hatta felsefeye kadar geniş bir uygulama alanına sahiptir. Termodinamiğin tarihçesine bakarsak 18.yüzyılın başlarında gelişen tekstil endüstirisini asıl sebep olarak gösterebiliriz. Kullanılan insan ve hayvan gücünün yetersiz kalması sonucu 1697 yılında Thomas Savery ve 1712 yılında Thomas Newcomen ilk buhar makinelerini yaparlar. 1765-1766 yıllarında James Watt bu makineleri geliştirerek termodinamik bilimini ortaya çıkarmıştır.

Termodinamiğin uygulama alanlarına günlük kullandığımız eşyalardan örnek verecek olursak bunların başında buzdolabı, klima, motordaki yanmalar kısacası ısıtma ve soğutmanın olduğu eşyalarımızın tamamı gelir. Termodinamik bilim dalı ve ilkelerinin hepsi mühendislik uygulamalarıdır. Termodinamiğin önemini bir örnek ile vurgulamak istersek buzdolabındaki akışkan R-134a (halk dilinde buzdolabı gazı) dolabın kılcal damarlarında dolaşırken sürekli faz değiştirir ve bu faz değişimleri arasında açıga çıkan ısıda dolabın soğumasını sağlar. İkinci bir örnek verecek olur isek bu da şüphesiz evimizdeki kombilerimiz olacaktır. Doğalgazın sıvı fazda kombimize girmesi daha sonra sıvı fazda olan doğalgazın atmosfer basıncında gaz fazına dönüşüp yakılması ve kombideki suyun ısınmasından radyatörlerimize dağıltılmasına kadar geçen her sürede termodinamik yine işin başındadır. Bu iki örnektenden anlayacağımız gibi termodinamiği görmek o kadarda zor degildir. Önemli bir mühendislik uygulaması olan termodinamik adından da anlanacağı gibi ısının dinamik özelliklerini inceler ve ısının olduğu her yerdedir.

Termodinamik zamanla gelişmiş ve yasalara bölünmüştür. Bunları yakından incelersek:

Termodinamiğin 1. yasası: Herhangi bir sistemdeki toplam iç enerji, sisteme eklenen ya da çıkan ısı ve iş ile alakalı olduğundan bahseder. Yani hiçbir enerji yoktan var edilemez veya var olandan yok edilemez. Bunu formülize edersek: U=Q-W şeklinde tanımlarız. Burada U toplam iç enerjiyi , Q ısıyı, W ise işi temsil etmektedir.

Termodinamiğin 2. yasası: “Sıcaklık farkı olan 2 cisimden soğuk olandan sıcak olana kendiliğinden ısı transferi gerçekleşmez.” şeklinde kalıplaşmış bir tanımı vardır. Burada ısı transferinin olabilmesi için mutlaka bir işe ihtiyaç olduğu vurgulanmak istenilmiştir.

Termodinamiğin 3. yasası: “Eğer mutlak sıfır noktası olan 0 Kelvin ( -273 santigrat derece ) ye inilirse, bu sıcaklığa inebilen tüm parçacıkların biririne eşit entropileri olur.” Bu yasada da 2. yasada olduğu gibi kalıplaşmış bir tanım vardır. Bu kanunda asıl olarak bize 0 kelvinde parçacığın entropisinin 0′a inerek tüm parçaların enerjisinin birbirine eşit olacağını söyler.

Termodinamiğin 0. yasası: Bu yasa aslında en basit olan ve ilk başta bilinmesi gereken sonradan bulunmuş bir yasa olduğu için 0. yasa adını almıştır. Herhangi bir x, y, z parçacıklarından x ile y birbiriyle termal dengedeyken y ile de z’ de termal dengede ise x ile z’ninde termal dengede olacağından bahseder. Sonuç olarak Tx=Ty=Tz’dir.

Yazar: Melih ÖZTÜRK