TERMODİNAMİK / Termodinamik ve Enerji

Yoktan enerji üretmek ve ısıyı işe dönüştürmek için yapılan çalışmalar termodinamik bilim dalının ortaya çıkmasına sebep olmuştur. Fiziksel, kimyasal ve olayların açıklanması yanında birçok mühendislik hesaplamasının yapılmasında termodinamikten büyük ölçüde yararlanılır. Termodinamik enerjinin bilimi olarak tanımlanabilir. Enerji, değişikliklere yol açan etken olarak düşünülür.

Termodinamik sözcüğü, Latince therme (ısı) ve dynamics (güç) sözcüklerinden türemiştir ve ısıyı işe dönüştürme tanımına uymaktadır. Günümüzde termodinamik, enerji ve enerji dönüşümlerini kapsayan bir anlam taşımaktadır. Güç (elektrik) üretimi ve soğutma termodinamiğin uygulama alanları arasındadır.

Doğanın en temel yasalarından biri “enerjinin korunumu” ilkesidir. Bu temel yasaya göre, enerji yok edilemez veya yoktan var edilemez, ancak enerji türleri birbirlerine dönüşebilir. Örneğin kimyasal veya biyokimyasal bir reaksiyon sırasında bir miktar ısı açığa çıkabilir ve reaksiyonun gerçekleşmesi için enerji gerekebilir. Farklı yiyeceklerin enerji değerleri farklı olduğundan, insanın tükettiği gıda maddesine göre aldığı enerji miktarı farklıdır. Aldığından daha az enerji harcadığı zaman artan enerji vücutta depolanır ve ileriki yıllarda kendini “fazla kilo” olarak gösterir.

Termodinamiğin değeri, termodinamik yasaların ve bu yasalarla ilgili tanımların birere matematiksel ifade haline getirilebilmesidir. Bu matematiksel ifadelerdengeliştirilmiş olan denklemler topluluğu geniş alanlarda pratik sonuçlar çıkarmaya, teknikte ve laboratuvarlarda kullanılacak alet ve ekipmanların en verimli işleyecek biçimde yapılmasına olanak sağlamaktadır.

Termodinamik yasaları farklı şekillerde ifade edilirler. Sıcaklıkla ilgili tanımlama yapan, sıfırıncı yasa, enerjinin korunumunu esas alan birinci yasa, entropi kavramını değerlendiren ikinci yasa ve mutlak sıfır sıcaklığını tanımlayan üçüncü yasa gibi temel yasalar termodinamik biliminin gelişmesini sağlamıştır.

Termodinamik yasaları evrenin yaradılışından beri yürürülükte olmakla birlikte termodinamiğin bir bilim dalı olarak ortaya çıkması on altıncı yüzyılın sonları ve on yedinci yüzyılın başlarında farklı bilim insanlarının çalışmaları ile ortaya çıkmıştır. Bu dönemlerde İngilter’de üretilen atmosferik buhar makinelerinin üretilmiş olması bu konuda öncülük yapmıştır.

Termodinamiğin birinci ve ikinci yasaları 1850’lerde Rankin, Clausius ve Kelvin tarafından yapılan araştırmalar sonunda ortaya konmuştur. İlk termodinamik kitabı William Rankine tarafından 1859’da yazılmıştır. Termodinamik ile ilgili problemlerin çözümlemesinde, maddeyi oluşturan parçacıkların ayrı ayrı davranışlarından ziyade, bu parçacıkları toplu olarak ele alan makroskopik yaklaşım olarak bilinen “klasik termodinamik” inceler. Mikroskopik yaklaşım olarak bilinin tek tek parçacıklardan yola çıkarak termodinamik çözümleme ise “istatistiksel termodinamik” konularını oluşturur. Bütün mühendislik uygulamaları madde ile enerji arasında bir etkileşim içerdiğinden, termodinamiğin ilgilenmediği bir çalışma alanı bulmak mantıklı değildir. Mühendislik uygulamalarında termodinamiğin ve termodinamik kurallarının çok iyi bir şekilde kavranması gerekir.

Termodinamiğin uygulama alanları günlük yaşamda çok sık karşımıza çıkar. Elektrikli veya gazlı fırın, düdüklü tencere, su ısıtıcısı, ütü, bilgisayar, TV, vs. gibi günlük 2 hayatta çok sık kullandığımız cihazlar, otomobil motorları, jet motorları, güç santralleri gibi endüstriyel uygulamalar da termodinamik ilkelerinden esinlenerek ortaya çıkmaktadır.

Termodinamikte olayların nereye kadar gidebileceği, dengenin nerede kulacağı hesaplanabilir, ancak bu denge durumuna ne zaman ulaşılacağı yani süreçlerin hızı hesaplanamaz. Termodnamik, maddenin ve maddelerden oluşan sistemlerin denge hali ile ilgilenir, dengeye etki eden koşullara göre dengenin nasıl değiştiğini esas olarak ele alır.

#TERMODİNAMİK #TERMODİNAMİKGENELBİLGİLER