Termodinamik ısı, mekanik eylem (iş), sıcaklık ve enerji arasındaki ilişki ile ilgilenen bir bilim dalıdır. Termodinamik, makroskobik ölçekli fiziksel sistemlerdeki sıcaklık, basınç ve hacimdeki değişiklikleri parçacıklarının kolektif hareketlerini analiz ederek gözlem ve istatistik yoluyla inceleyen bir bilim dalıdır.
Isı, geçiş ve dinamikteki enerjinin hareketle ilişkili olduğu anlamına gelir. Termodinamik, enerjinin hareketini ve enerjinin hareketi nasıl yarattığını inceler; termal enerjinin diğer enerji türlerine nasıl dönüştüğünü ve maddeyi nasıl etkilediğini anlatır.
Termodinamik yasaları, 0., 1., 2., ve 3. olmak üzere toplamda 4 yasadan oluşur. Aynı zamanda incelenen sistemlerin özelliklerine veya karşılıklı etkileşimlerin ayrıntılarına göre değişiklik göstermezler.
Sıfırıncı Yasa: Sıcaklık
Termodinamiğin sıfırıncı yasasına göre, termal denge halinde bulunan bir sistemdeki öğeler arasında herhangi bir ısı alışverişi olmuyorsa, bu öğelerin sıcaklıkları birbirine eşit demektir. Örneğin aynı sistem içerisinde A ve B cisimleri arasında ısı geçişi olmadığını düşünelim. Dolayısıyla A cismiyle B cismi eşit sıcaklıktadır. Bu sisteme sonradan dahil edilen C cismi A cismine dokunduğunda yine ısı alışverişi gözlenmiyorsa, bu demektir ki A, B ve C cisimlerinin sıcaklıkları birbiriyle aynıdır.
Birinci Yasa: Enerjinin Korunumu
Enerjinin korunumunu ifade eden birinci yasaya göre bir sistem içerisindeki toplam enerji miktarı sabittir. Kapalı bir sistemdeki enerji yok edilemez, yoktan var edilemez; sadece eklenen ısı oranında sistemdeki enerji türleri arasında değişim meydana gelir. Sisteme giren ve çıkan ısı enerjileri arasındaki fark bize sistemdeki iç enerji değişimini verecektir.
İkinci Yasa: Entropi
Buna göre enerji, dıştan herhangi bir müdahale olmadığı sürece yüksek enerjiden düşük enerjiye doğru akar. Yani ısı her zaman soğuk bölgeden sıcak bölgeye doğru akmak zorundadır. Bunun bir sonucu olarak da hiçbir kütle veya enerji alışverişinde bulunmayan bir sistemde entropi her zaman artar. Peki, burada bahsettiğimiz entropi nedir?
Entropi en yalın haliyle fizikte düzensizlik eğilimini ifade eden bir kavram. Bir sistemdeki düzensizlik arttıkça entropi de o oranda artar. Isı girişi varsa ve bunun sonunda enerji işe dönüşüyorsa, orada entropi düşer. Ne var ki hiçbir zaman ısı enerjisinin tamamı işe dönüşemez. Bunun sebebi de ısının sıcak enerji halinde bir sisteme giriş yaparken soğuk enerjiyle karşılaşması ve bu sırada enerjisinin bir kısmını yitirmesidir.
Üçüncü Yasa: Mutlak Sıfır
Termodinamiğin üçüncü yasasına göre bir sistemin sıcaklığını en fazla 0 Kelvin’e (-273°C) kadar düşürebiliriz. Bu sıcaklık noktasına mutlak sıfır adı verilir. Bir sistemin iş yapması için o sistemde üretilen ısının bir kısmı dışarı atılmak zorundadır. Dışarı atılan bu ısı miktarı ne kadar düşükse, sistem de o kadar verimlidir diyebiliriz. Mutlak sıfır, sistemin %100 verime ve minimum entropiye ulaşmasının tek şartıdır. Ne var ki fizikte bir maddenin bu sıcaklığa erişmesi olanaksızdır.
Bir yanıt yazın