Enerji konusu ve sorunu çağımızın en önemli çalışma konularından birisidir. Enerji konusunda henüz birçok bilinmeyen mevcut. Doğada direkt veya dolaylı olarak kullanabildiğimiz enerji kaynaklarının da oldukça kısıtlı olduğunu biliyoruz.
Yapılacak birtakım işler için gerekli olan enerjiyi veya bir eylem sonucu açığa çıkan enerjinin dinamiğini inceleyen bilim dalına termodinamik denir. Doğadaki hiçbir enerji yoktan var olmamıştır. Enerji çeşitlerinin sürekli bir dönüşüm içerisinde olduğunu biliyoruz ve bu dönüşümler belirli kimyasal ve fiziksel yasalar çerçevesinde olmaktadır. Fiziki veya kimyasal yasalara uygun olmayan hiçbir dönüşüm termodinamiğin kapsamına girmez. Fakat ihtiyaç duyduğumuz enerjinin fazlalığı ve kaynakların sınırlı olmasından dolayı yasalara aykırı birçok fiziksel olay denenmiştir.
Isı kaynaklı enerji elde etmek isteyen herkes termodinamiğin dört temel yasasına hakim olmalıdır. Zaten bu yasalardan bihaber bile olsanız ister istemez yaptığınız tüm işlemler ve denemeler bu yasalar dahilinde sonuçlar meydana getirecektir.
Termodinamiğin Sıfırıncı Yasası
Termodinamik yasalarının birinci değil de sıfırıncı yasadan başlaması sizlere oldukça ilginç gelebilir ama bunun geçerli bir sebebi vardır. Termodinamik birinci ve ikinci yasaları bulunduktan yaklaşık elli yıl sonra sıfırıncı yasa olarak adlandırdığımız yasanın varlığı fark edilebilmiştir.
Bu yasa termal denge kavramıdır. Isı daima yüksek ısılı yerden düşük ısılı yere doğru hareket halindedir. Yani iki cisim düşünün biri sıcak, diğeri soğuk olsun. Isı sıcak olan cisimden soğuk cisme doğru hareket eder ve böylelikle bir müddet sonra termal denge oluşur. Yani iki cismin de ısıları eşit hale gelir. Bu arada ısı ve sıcaklık kavramlarının birbirinden farklı terimler olduğunu da unutmayalım.
Bu yasayı bir diğer deyişle şöyle de ifade edebiliriz: iki farklı cisim birbirinden bağımsız üçüncü bir cisimle ısıl dengede iseler; bu iki cisimde kendi aralarında ısıl dengededir.
Termodinamiğin Birinci Yasası
Termodinamiğin birinci yasası şunu söyler: “Enerji yoktan var edilmez ve var olan enerji de yok edilemez, ancak bir diğer enerji şekline dönüşür”. Bu tanım maddenin varoluşuyla aynıdır. Madde de enerji gibi yoktan var olmamıştır ve olan madde de yok edilmez.
Bu yasa bilim adamlarının var olan enerjiyi yok etme çalışmaları sonucunda çıkmıştır. Yapılan çalışmalarda enerjinin sadece şekil değiştirdiği görülmüştür. Bu bağlamda şunu söyleyebiliriz.
Giren enerjilerin toplamı= Çıkan enerjilerin toplamı
Buna istinaden bir diğer eşitlik;
Çıkan enerjiler toplamı- Giren enerjiler toplamı= Enerji değişimi
Termodinamiğin İkinci Yasası
Termodinamiğin birinci yasası enerjinin korunumuyla ilgiliyken ikinci yasa enerjinin işe dönüşümüyle alakalıdır. Enerji sürekli olarak kendini yok etme eğilimi içerisindedir. Yüksek potansiyele ulaşan enerji daha düşük yoğunlukta bir enerjiye dönüşme eğilimindedir.
İkinci yasanın açıkladığı bir diğer husus ise enerjinin tamamının faydalı işe dönüşmediğidir. Yani bir miktarının sistemin dönüşüm ve sürekliliği için gerekli oluşudur. Tabiattaki tüm olaylar bu yasa çerçevesinde gerçekleşir.
Termodinamiğin Üçüncü Yasası
Termodinamiğin üçüncü yasası mutlak sıfır sıcaklığındaki maddenin entropisi ile ilgilidir. Üçüncü yasaya göre mükemmel bir kristal maddenin mutlak sıfır sıcaklığındaki entropisi sıfırdır. Ayrıca termodinamiğin üçüncü yasasına göre bir cismin sıcaklığını kademeli olarak yapılan aşamalarla mutlak sıfıra indirmek mümkün değildir.
Mühendislik kategorimizde yer alan diğer içeriklerimizi de okumanızı tavsiye ederiz.
