TERMODİNAMİK / Boyutlar ve Birimler

Termodinamikte kullanılan büyüklükler, fizikte olduğu gibi bağımsız olarak tanımlanan üç temel birime – zaman, uzunluk ve kütle birimi- dayandırılır. Herhangi bir fiziksel büyüklük boyutları ile belirlenir. Boyutlar ise birimlerle ölçülür. Kütle m, uzunluk L, zaman t, ve sıcaklık T gibi bazı temel boyutlar birincil veya ana boyutlar olarak bilinirler. Hız V, enerji E ve hacim V gibi bazı boyutlar ise ana boyutlar kullanılarak ifade edilir ve ikincil boyutlar veya türemiş boyutlar diye adlandırılır. Mühendislik uygulamalarında genellikle büyük miktarlar söz konusu olduğundan teknikte kullanılan birimler fizikte kullanılan birimlerden biraz farklıdır. Yedi ana boyut ve Uluslar arası Sistemindeki (SI) birimleri aşağıdaki çizelgede verilmiştir;

Boyut - Birimi

Uzunluk - metre, m

Kütle - kilogram, kg

Zaman - saniye, s

Sıcaklık - Kelvin, K

Elektrik akımı - Amper, A

Işık şiddeti - Candela, c

Madde miktarı - mol

Günümüzde İngiliz Birim Sistemi (FPS) ve Uluslararası Sistem (SI) (Le Systeme De International d’Unities) çok yaygın olarak kullanılan iki birim sistemidir. Dünya genelinde, bilim ve mühendislik uygulamalarının çoğunda, basit, mantıklı ve analaşılabilir özelliklerinden dolayı SI birim sistemi yaygın olarak kullanılmaktadır. SI birim sstemi notasyonuna göre birimlerin kısaltılmış yazımlarında nokta ve çoğul eki uygulanmamaktadır (Newton, N, metre, m). SI birim sisteminde, birimler arasında 10’un katları şeklinde bir ilişki vardır. SI birim sisteminde, kütle, kg, uzunluk, m, zaman, saniye s, ile ifade edilir. Buna karşın İngiliz birim sisteminde, bu büyüklükler sırasıyla, pound-mass, lbm, foot, ft, ve saniye s ile ifade edilir. Bu farklı birim sistemlerindeki büyüklükler, belli katsayılarla çarpılarak birbirlerine dönüştürülebilir.

Örneğin, 1 lbm = 0.454 kg = 453.6 g 1 ft = 0.3048 m = 30.48 cm SI birim sisteminde kuvvet birimi Newton (N) olarak alınır ve aşağıdaki gibi matematiksel olarak ifadeedilir.

1 N, 1 kg’lık kütleye 1 m/s2 ’lik ivme uygulanması için gerekli olan kuvvet olarak tanımlanır. İngiliz birim sisteminde kuvvet birimi, pound-force, lbf, olup 32.174 lbm’lik kütleye 1 ft/s2 ’lik ivme uygulandığında gerekli olan kuvvet, 1 lbf, olarak tanımlanır.

Bir maddenin birim hacminin ağırlığı, özgül ağırlık , w, olarak tanımlanır ve , yoğunluklu bir maddenin özgül ağırlığı, w =  g şeklinde tanımlanır İş, enerjinin bir biçimidir ve kuvvet ile kuvvetin uygulandığı yolun çarpımı kadar bir büyüklüğe sahiptir ve birimi N.m (Joule, J) olarak görülür, 1 J = 1 N m. SI birim sisteminde J yerine çoğunlukla kilojoule (kJ) kullanılırken, İngiliz birim sisteminde Btu, “British thermal unit”, kullanılır, 1 Btu = 1.055 kJ.

Mühendislik hesaplamalarında birim homojenliği büyük öenm arzeder. Kullanılan bütün denklemlerde boyutsal uyuşumu ve birim homojenliği mutlaka sağlanmak zorundadır.

#TERMODİNAMİK #TERMODİNAMİKGENELBİLGİLER