Termodinamik ve ısı ilişkisi

Çoğu kişi tarafından yanlış anlaşılan ve yanlış yorumlanan "Entropi" gibi kavramlarını da dahil eden Termodinamiği, ve onun ısıyla ilişkisini anlatıyoruz.

Isı ve termodinamik arasındaki ilişki, bilim adamları tarafından tam olarak anlaşılmayan karmaşık bir ilişkidir. Bununla birlikte, ısı ve termodinamiğin nasıl ilişkili olduğunu açıklamak için kullanılabilecek bazı temel ilkeler vardır.

Termodinamik, ısı ve iş arasındaki ilişkinin incelenmesidir. Enerjinin bir biçimden diğerine dönüştürülmesiyle ilgilenen bir fizik dalıdır. Termodinamik, birbirleriyle termal temas halinde olan sistemlerin davranışını incelemek için kullanılır.^[1]

Isı, bir sistemden diğerine aktarılabilen bir enerji şeklidir. Isı aktarıldığında, sistemin sıcaklığında bir değişikliğe neden olur. Isı iletim, konveksiyon veya radyasyon yoluyla aktarılabilir.

İletim, moleküler çarpışmalar yoluyla ısı transferidir. Birbiriyle temas halinde olan iki nesne arasında sıcaklık farkı olduğunda ortaya çıkar. Daha sıcak cismin molekülleri, daha soğuk cismin molekülleri ile çarpışır ve ısı, daha sıcak nesneden daha soğuk cisme aktarılır.

Konveksiyon, ısının akışkan hareketi yoluyla aktarılmasıdır. Bir sıvı (sıvı veya gaz) ısıtıldığında ve sıcak sıvı yükseldiğinde ve daha soğuk sıvı düştüğünde oluşur. Sıcak akışkan, ısıyı konveksiyon yoluyla soğutucu akışkana aktarır.

Radyasyon, ısının elektromanyetik dalgalar yoluyla aktarılmasıdır. Bir nesne elektromanyetik dalgalar yaydığında ve dalgalar ısıyı başka bir nesneye aktardığında oluşur.

Bu 3 kavramı bildiğimize göre Termodinamik yasalarına biraz göz atalım.

Enerjinin korunumu yasası olarak da bilinen termodinamiğin birinci yasası, enerjinin yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini, yalnızca bir biçimden diğerine dönüştürülebileceğini belirtir. Örneğin, bir araba sürülürken, benzindeki enerji, motora güç veren ve arabayı hareket ettiren ısı ve kinetik enerjiye dönüştürülür. Fakat benzindeki enerji yok olmaz, sadece ısı ve kinetik enerjiye dönüşür.

Termodinamiğin ikinci yasası, entropinin veya düzensizliğin zamanla her zaman arttığını belirtir. Entropi, bir sistemdeki iş yapmaya müsait olmayan enerji miktarının bir ölçüsüdür. Örneğin, bir araba sürülürken motor, benzindeki enerjiyi ısıya dönüştürür ve bu da çevreye dağılır. Motor, benzindeki tüm enerjiyi faydalı işe dönüştüremez, bu nedenle bir kısmı ısı olarak kaybolur.

Termodinamiğin üçüncü yasası, bir sistemin entropisinin, sıcaklık mutlak sıfıra yaklaştıkça sabit bir değere yaklaştığını belirtir. Mutlak sıfır, mümkün olan en düşük sıcaklıktır ve özel teknikler kullanmadan ulaşmak imkansızdır. Örneğin, bir madde çok düşük sıcaklıklara soğutulduğunda, maddedeki atomlar ve moleküller yavaşlar ve hareket etmeyi bırakır. Sistemin entropisi daha sonra minimum değerindedir.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Neden Desteğe İhtiyacımız Var?

Aslında maddi destek istememizin nedeni çok basit: Çünkü Evrim Ağacı, bizim tek mesleğimiz, tek gelir kaynağımız. Birçoklarının aksine bizler, sosyal medyada gördüğünüz makale ve videolarımızı hobi olarak, mesleğimizden arta kalan zamanlarda yapmıyoruz. Dolayısıyla bu işi sürdürebilmek için gelir elde etmemiz gerekiyor.

Bunda elbette ki hiçbir sakınca yok; kimin, ne şartlar altında yayın yapmayı seçtiği büyük oranda bir tercih meselesi. Ne var ki biz, eğer ana mesleklerimizi icra edecek olursak (yani kendi mesleğimiz doğrultusunda bir iş sahibi olursak) Evrim Ağacı'na zaman ayıramayacağımızı, ayakta tutamayacağımızı biliyoruz. Çünkü az sonra detaylarını vereceğimiz üzere, Evrim Ağacı sosyal medyada denk geldiğiniz makale ve videolardan çok daha büyük, kapsamlı ve aşırı zaman alan bir bilim platformu projesi. Bu nedenle bizler, meslek olarak Evrim Ağacı'nı seçtik.

Eğer hem Evrim Ağacı'ndan hayatımızı idame ettirecek, mesleklerimizi bırakmayı en azından kısmen meşrulaştıracak ve mantıklı kılacak kadar bir gelir kaynağı elde edemezsek, mecburen Evrim Ağacı'nı bırakıp, kendi mesleklerimize döneceğiz. Ama bunu istemiyoruz ve bu nedenle didiniyoruz.

Destek Ol

Termodinamik çalışması, sistemlerin nasıl çalıştığını ve güç üretmek için nasıl kullanılabileceğini anlamak için gereklidir. Termodinamik ilkeler, mühendislik, kimya ve hatta biyoloji dahil olmak üzere çeşitli alanlarda kullanılmaktadır.

Isı ve termodinamik arasındaki ilişki aşağıdaki denklemle özetlenebilir:

$Q=\Delta U+W$

burada $Q$ısı transferi, $\Delta U$ iç enerjideki değişim ve $W$ yapılan iştir.

Yukarıdaki denklem, iki sistem arasında bir sıcaklık farkı olduğunda ısının transfer edildiğini gösterir. Isı, daha sıcak sistemden daha soğuk sisteme aktarılır. Sistem çevresi üzerinde iş yaptığında iş yapılmış olur.

Isı ve termodinamik arasındaki ilişkiyi anlamak için entropi kavramını anlamak gerekir. Entropi, bir sistemin düzensizliğinin bir ölçüsüdür. Bir sistemin düzensizliği arttıkça sistemin entropisi de artar.

Bir sistemin entropisi iki yöntemle artırılabilir:

1) sistemin sıcaklığını arttırmak veya

2) sistemdeki partikül sayısını arttırmak.

Bir sistemin entropisi, sistem daha düzenli hale geldiğinde azalır.

Mesela Evrenin entropisi sürekli artar. Bunun nedeni, evrenin sürekli genişlemesi ve evrendeki parçacıkların sayısının sürekli artmasıdır. Evren genişledikçe evrenin entropisi de artar.^[2]

Evrenin entropisi bir noktada artık maksimum bir değere ulaşacaktır. Bu değer evrenin ısı ölümü olarak bilinir.^[1]

Evrenin ısı ölümü, evrenin entropisinin maksimum değerinde olduğu evrenin son durumudur. Evrenin entropisi çok yüksek olduğu ve tüm yıldızların söndüğü ve tüm maddenin evren boyunca eşit olarak dağıldığı gelecekte evren bu duruma ulaşacaktır (bu konuyu başka bir yazımızda ayrıntılı olarak işleyeceğiz)

Agora Bilim Pazarı

Gezegenimiz ve Biz Seti (4 Kitap): Su Damlasının Macera Dolu Yolculuğu, Biz Çöp Değiliz, Görünmeyen Düşmanlarımız, İki Turnanın Dünya Seyahati

Bu seti alarak edineceğiniz kitaplar şöyle:

• Su Damlasının Macera Dolu Yolculuğu

Su damlası doğanın kendi döngüsü içinde oradan oraya savrulmaktadır. Önce soğuk bir yörede kar olarak toprağa düşmekte, eriyip toprağın derinliklerinde temizlenip yeryüzüne çıkmaktadır. Daha sonra yaramaz bir çocuğun su ihtiyacını gideren damlacık, onun vücudundan tekrar doğaya dönerken başından birçok macera geçmektedir. En son kendisini okyanusta bir damla olarak bulan bu su damlası orada da yeni maceralara hazırlanmaktadır.

• İki Turnanın Dünya Seyahati

Bir başka bilgiye ulaşana kadar, bildiğimiz evrendeki tek uygarlık bizlerin oluşturduğu uygarlık. Adına Dünya dediğimiz, aslında pek de büyük olmayan bu gezegende yaşıyor, insanı ayrıcalıklı kılan akıl sayesinde gezegeni değiştiriyoruz.

İyi hoş da, biz insanlar, çok hassas dengeler üzerine kurulu gezegenimizin geleceğini düşünüyor muyuz? Onu tanıyor, seviyor ve koruyor muyuz? Gerçekler bunu göstermiyor. Gezegenimizi hızla bir yok oluşa doğru sürüklüyoruz. Üstelik bunu, gidebileceğimiz bir başka gezegen olmadığını bilerek yapıyoruz. Eğer böyle giderse, açlık, susuzluk kapımızı çalacak, bir parça yeşil görmek için resimlere bakar olacağız. Gezegen hızla çölleşecek ve bizler yaptıklarımızdan pişman olacak zaman bile bulamayacağız.

Sizleri, iki meraklı turnanın gözünden gezegenimizde bir yolculuğa çıkarıyoruz. Gezegenimizi daha yakından tanımanız, onu daha çok sevmeniz ve korumak konusundaki duyarlılığınızı daha da ileriye götürmeniz için. Turnalarımız gördükleri karşısında çok şaşırıyorlar. Bakalım sizler ne düşüneceksiniz…

Haydi, takılın turnalarımızın peşine ve gezegeni dolaşmaya başlayın. Gördüklerinizi dönünce arkadaşlarınızla paylaşırsınız. İyi yolculuklar.

• Biz Çöp Değiliz

“Biz Çöp Değiliz” Gezegenemiz ve Biz Dizisi’nin ikinci kitabı. İki Turnanın Dünya Seyahati’nden sonra çevre sorunlarını irdeleyen, bu sorunlar karşısında daha aktif bir tavır almanın peşinde koşan, geleceğimizden ödünç aldığımız bu dünyayı bizden sonrakilere sorunsuz devretme peşinde olanların, çevre sorunları karşısında daha duyarlı ve bilinçli olan çocuklarımızın kitabı. Büyüklere ithaf olunur.

• Görünmeyen Düşmanlarımız – Virüsler Bakteriler Parazitler

Emre iki gündür ateşli bir halde bitkin yatıyor. Muhtemelen, kişisel temizliği konusunda yeterince özenli olmadığı için mikrop kapmış olmasının sonucu bu. Ailesi, ateşi düşmediği için endişeleniyor. Bunun nedeninin Covid-19 olup olmadığını öğrenmek için hastalık kontrol merkeziyle iletişime geçtiler. Emre’yi hasta yatağına düşüren neydi? Emre’ye Covid-19 bulaşmış olabilir mi? Emre’nin hikayesini, görünmeyen düşmanlarımız olan virüsler, bakteriler, parazitler hakkında şaşırtıcı şeyler öğrenerek okuyacaksınız.

Devamını Göster

₺800.00

Satın Al Tüm Ürünler

Evrenin ısı ölümünde sıcaklık farkı ve ısı transferi olmayacaktır. Evren bir denge durumunda olacaktır.

Sonuç olarak, Isı ve Termodinamik arasındaki ilişki aşağıdaki denklemle özetlenebilir:

$Q=\Delta U+W$

Burada $Q$ ısı transferi, $\Delta U$ iç enerjideki değişim ve $W$ yapılan iştir.