Termodinamik Yasaları nelerdir? Termodinamik kanunları örnekleri hakkında bilgiler
Güncelleme Tarihi:
Termodinamik, fiziğin bir alt dalıdır. İhtiyaç duyulan enerjiyi açığa çıkarma ve çıkarılan enerjiyi istenilen şekilde kullanma, bu bilimin konusunu oluşturuyor. Enerji üretimi ve kullanımı kimyasal ve fiziksel yasalarla meydana geliyor. Fizik ve kimyaya yasalarına uymayan hiçbir şey termodinamik olaylara da uymuyor. Bu konuda termodinamik yasaları bulunuyor. Termodinamik yasalarının neler olduğunu ve yasalar hakkında detaylı bilgiyi derledik.
Termodinamik biliminin dört temel yasası bulunuyor. Bu yasaların oluşturulmasının sebebi, insanların daha fazla enerji uğruna boşa emek ve kaynak harcamalarını önlemektir. Isı ve enerji üretmek isteyenler bu yasaları mutlaka dikkate almalıdır. Zira farkında olmasanız da enerji üretim ve kullanım süreçlerinde bu yasalar olaylara yön veriyorlar.
Termodinamik Yasaları Nelerdir?
Termodinamik, enerji ve entropi bilimidir. Sanayi devrimiyle birlikte makinelerin verimini artırma çalışmaları sonucu ortaya çıkmıştır. Genel olarak enerji dönüşümünü ve ısının hareketini inceler. Bu bakımdan birçok mühendislik dalını da ilgilendiriyor.
Termodinamiğin 0, 1, 2 ve 3 olmak üzere dört temel yasası bulunuyor.
Termodinamiğin 0. (Sıfırıncı) Yasası; Yasaya “sıfırıncı” denmesinin nedeni, birinci ve ikinci yasalardan yarım yüz yıl sonra kabul edilmesidir. İlk olarak 1931 yılında R. H. Fowler tarafından ortaya konmuştur. Isı aktarımında, yüksek ısılı yerden düşük ısılı yere doğru bir geçiş söz konusudur. Bu olgudan hareketle bu yasa “termal denge” kavramına dayanıyor. Bu kavram da; “İki ayrı cisim bir üçüncü cisimle ısıl dengede ise birbirleriyle de ısıl dengededir” temel yargısıyla ifade ediliyor.
Temel yargıyla temas halinde olan cisimlerin ısı alış verişinde bulundukları belirtiliyor. Isı alışverişi sonucunda termal dengeye gelerek aynı sıcaklıklara sahip olacakları söyleniyor.
Termodinamiğin 1. (Birinci) Yasası; Uzun yıllar var olan enerjiyi yok etmek, yoktan enerji var etmek için çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmaların başarısızlıkla sonuçlanması sonucunda bu yasa ortaya çıkmıştır. Deneyler sonucunda, kütle gibi enerjinin de korunduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Birinci yasa; “Enerji var iken yok, yok iken de var edilemez, ancak bir halden diğer bir hale dönüştürülebilir” temel yargısıyla ifade ediliyor. Enerjinin yaratılamayacağı/yok edilemeyeceği temel yargısından yola çıkarak enerji denklikleri yazılmış. Buna göre; “Giren enerjilerin toplamı=çıkan enerjilerin toplamı”’dır.
Termodinamiğin 2. (İkinci) Yasası; hal değişimlerin herhangi bir yönde değil, belirli bir yönde gerçekleşeceğini söyler. Gerçekleşen olayların entropiyi artıracak yönde (enerji miktarının azalması yönünde) gerçekleştiğini ifade eder. Bu yasaya göre enerji sürekli kendini yok etme eğilimindedir.
İkinci yasa; “Enerjinin tamamı faydalı işe çevrilemez, bir kısmı sistemin içsel bütünlüğünü korumak için kullanılır” temel yargısını ortaya koyuyor. Herhangi bir süreçte bir sistem ve çevresindeki entropi değişimi ya “sıfır” ya da “pozitiftir”. Bu durumda, evrendeki hem enerji hem de madde, zaman ilerledikçe daha az faydalı iş yapabilir hale gelmektedir.
Termodinamiğin 3. (Üçüncü) Yasası; Mutlak sıfır sıcaklığına (0 Kelvin) inildiğinde tüm parçacıklarının entropilerinin bir sabite yaklaşarak eşit olacağını belirtiyor. Esas olarak mükemmel bir kristal maddenin mutlak sıfır sıcaklığındaki (-273C°) entropisinin sıfır olduğunu ifade ediyor.
Üçüncü yasa; Bir nesnenin sıcaklığını sonlu sayıda aşamada mutlak sıfıra indirmek olanaksızdır” temel yargısını ifade ediyor.
Termodinamik Kanunları Örnekleri Hakkında Bilgiler
Sıfırıncı yasa; Sıcak olan demir çubuğu bir kovaya batırdığınızda ısı akışı, sıcaktan soğuğa olacaktır. Bu durumda çubuk soğuyacak, su ısınacaktır. Isı alışverişi sıcaklıklar eşitleninceye kadar devam eder.
Birinci yasa; Benzinde potansiyel enerji bulunuyor. Benzinle çalışan bir araca koyduğunuzda, araç benzini yakarak kinetik enerjiye ve ısı enerjisine dönüştürüyor. Kinetik ve ısı enerjisinin toplamı benzindeki potansiyel enerjiye eşittir.
İkinci yasa; Çayın soğuması, bisikletin frenine basılarak durdurulması, parfümün açık bırakılması sonucunda kokunun ortama yayılması tek yönlü süreçtir.
Üçüncü yasa; İkinci yasa ısı ile iş yapmak istenildiğinde bu ısının bir kısmının kullanılmadan atılması gerektiğini söyler. Bu atılan ısıyı ne kadar azaltırsanız verimliliğiniz o kadar artar. Verimlilik, sıcak ve soğuk rezerve sıcaklıklarıyla orantılı olunca, 0 verimlilik ancak 0 (sıfır) Kelvinde gerçekleşiyor. 0 verimliliğe ulaşmak imkansız olduğundan 0 Kelvine ulaşmak da imkansızdır.