Tüm Reklamları Kapat

Virial Teoremi Nedir? Matematiksel Temelleri Nelerdir?

1dk
Virial Teoremi Nedir? Matematiksel Temelleri Nelerdir?
Tüm Reklamları Kapat

Bu Makalede Neler Öğreneceksin?

Bu bölümü yapay zekâ hazırlar.
  • Virial teoremi, hidrostatik dengedeki bir yıldızda toplam kinetik enerjinin kütleçekimsel potansiyel enerjisinin yarısına eşit olduğunu ve bu enerjinin gazı ısıtmak için kullanıldığını belirtir.
  • Yıldız hidrostatik dengede değilse, kütleçekimsel enerji fazlalığı nedeniyle yıldız çökmeye devam eder ve bu süreçte gazı ısıtmaya devam eder, denge sağlanana kadar enerji dönüşümü sürer.
  • Virial teoremi denklemi, hidrostatik denge denklemi ve ideal gaz yasası kullanılarak kütle, basınç ve potansiyel enerji ilişkileri matematiksel olarak türetilmiş ve kütleçekimsel potansiyel enerji ile termal enerji arasındaki bağıntı kurulmuştur.

Virial teoremi; kendi kütleçekimi altında çökerek homojen kütle dağılımına sahip küresel bir yapı şeklinde dengeye gelmiş bir cismin toplam kinetik enerjisinin kütleçekimsel enerjisinin yarısına eşit olacağını ifade eder. Daha basit bir ifadeyle; hidrostatik dengedeki bir yıldızın kütleçekimsel enerjisinin yarısı, gazı ısıtmak üzere termal enerji olarak harcanır.

UU termal enerji ve ΩΩ kütle çekimsel potansiyel enerji olmak üzere aşağıdaki şekilde ifade edilebilir:

U=−Ω2\Large U = - \frac {\Omega}2

Tüm Reklamları Kapat

Eğer yıldız hidrostatik denge durumunda değilse, bu durumda bir eşitlikten söz edilemez. Kütleçekimsel enerjinin fazla olması durumunda, yıldız çökmeye devam edecek ve bu süreçte de dengeye gelene kadar gazı ısıtmaya devam edecektir. (Ayrıca bkz. Jeans Kriterleri)

Virial Teoremi Denkleminin Elde Edilişi

Hidrostatik denge durumundaki bir yıldız için şu denklem yazılabilir:

dPdr=−GM(r)ρ(r)r2\Large \frac{\text{dP}}{\text{dr}} = - \frac{\text{GM(r)}\rho (\text r)}{r^2}

Bu denklemi aşağıdaki ifade ile çarpalım:

Tüm Reklamları Kapat

Birim kütle elemanı dM\text{dM} ise birim alan ile yoğunluğun çarpımı olarak ifade edilebildiğinden şöyle yazılabilir:

dM=4πr2ρ(r)dr\Large \text{dM} = 4\pi r^2 \rho(\text r) \text {dr}

İlgili katmanın hacmiyse aşağıdaki gibidir:

V=43πr3dr\Large \text V = \frac 43 \pi r^3 \text{dr}

Bu halde, (4) numaralı denklem, (3) numaralı denklemde solundaki ifade yerine; (5) numaralı denklem ise (3) numaralı denklemde sağdaki ifade yerine yazılırsa, (3) numaralı denklem aşağıdaki şekle gelir:

VdP=−GM(r)3rdM\Large \text{VdP} = -\frac{\text{GM(r)}}{3r} \text{dM}

Eğer yıldızın kütlesi boyunca integral alırsak, kütle çekimsel potansiyel şöyle bulunur:

Tüm Reklamları Kapat

Ω=−∫0MGM(r)rdM\Large \Omega = - \int_{0}^{M} \frac{\text{GM(r)}}{r} \text {dM}

∫0VPdV=13∫0MGM(r)rdM\Large \int_0^V \text{PdV} = \frac 13 \int_0^M \frac{\text{GM(r)}}{r}\text{dM}

3∫0VPdV=−Ω\Large 3 \int_0^V \text{PdV} = - \Omega

İdeal gaz yasasına göre, TT sıcaklığına sahip bir gaz içerisindeki parçacıkların kinetik enerjileri 3kT/23kT/2'dir. Bu durumda termal enerji ϵϵ şöyle yazılır:

ϵ=3NkT2V\Large \epsilon = \frac{3 \text{NkT}}{2V}

Gazlarda basınç için bildiğimiz PV=NkTPV=NkT ifadesini, ϵϵ cinsinden, P=2ϵ/3P=2ϵ/3 olarak yazabiliriz. Bu durumda (9) numaralı ifade aşağıdaki şekilde yazılabilir:

Ω=−2∫0VϵdV\Large \Omega = -2 \int_0^V \epsilon \text{dV}

Tüm Reklamları Kapat

Bu ifadedeki integral kısmı, yıldızın toplam termal enerjisi UU'yu ifade eder. Böylelikle bu büyüklük şöyle yazılabilir:

U=−Ω2  veya  2U+Ω=0\Large U = -\frac {\Omega }2 \space \text{ veya } \space 2U + \Omega = 0

Rastgele Yazıya Git
35
Alt Başlıklar
MAKALE SONRASI

Bu makale üzerine konuşmaya devam et

Topluluk sohbetine katıl, yorum bırak veya ayrıntılı bir soru sor.

Bilimsel bir hata mı gördün?
Bu Makale Sana Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler!
    Tebrikler!
    4
  • Mmm... Çok sapyoseksüel!
    Mmm... Çok sapyoseksüel!
    2
  • Bilim Budur!
    Bilim Budur!
    1
  • Muhteşem!
    Muhteşem!
    0
  • Güldürdü
    Güldürdü
    0
  • İnanılmaz
    İnanılmaz
    0
  • Umut Verici!
    Umut Verici!
    0
  • Merak Uyandırıcı!
    Merak Uyandırıcı!
    0
  • Üzücü!
    Üzücü!
    0
  • Grrr... *@$#
    Grrr... *@$#
    0
  • İğrenç!
    İğrenç!
    0
  • Korkutucu!
    Korkutucu!
    0
Sıkça Sorulan Sorular
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • M. Afşar. Solar System Ders Notları, Ege Üniversitesi Astronomi Ve Uzay Bilimleri Bölümü. Alındığı Tarih: 28 Şubat 2025. Alındığı Yer: Ege Üniversitesi | Arşiv Bağlantısı
  • K. D. Boer, et al. (2009). Stars And Stellar Evolution. ISBN: 9782759803569. Yayınevi: Edp Sciences.
  • Cornell University. The Virial Theorem. Alındığı Tarih: 1 Mart 2025. Alındığı Yer: Cornell University | Arşiv Bağlantısı
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misin?

Şu iki siteden biriyle hemen destek olabilirsin:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracıyla 31.10.2026 20:03:57 tarihinde oluşturuldu. Evrim Ağacı'ndaki içerikleri birden fazla editör sürekli gözden geçiriyor, güncelliyor ve geliştiriyor. Bu çıktıdan sonraki güncellemeleri görmek ve içeriğin en güncel hâlini okumak için şu adrese git: evrimagaci.org/s/12886

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı sürece izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş hâlleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz.

Keşfetmeye Devam Et