Termodinamiğin 2. Yasası Ve Matematiksel Entropi Hesaplama

Yazar:  Zeynep Güler

Termodinamik nedir?

Termodinamik biliminin kurucusu Sadi Carnot 81 Haziran 1976 – 24 Ağustos 1832) olarak kabul edilir. Bilim olarak termodinamiğin doğuşu termodinamik motorların çalışmasıyla başlamıştır. Bundan sonra İrlandalı fizikçi ve kimyacı Robert Boyle Guericke’in tasarımlarını duydu ve 1656’da İngiliz bilim adamı Robert Hooke ile beraber bir hava pompası icat ettiler.

Enerji, iş, ısı ve sıcaklık arasındaki ilişki ile ilgilenmekte olan bilim dalına Termodinamik denir. Kısacası termodinamik, enerjinin başka bir yerden başka bir yere ve başka bir şekilde transferini yönetir. Termodinamiğin 4 tane yasası vardır. Bu yasalardan ikincisi entropiyi ele alır. Termodinamiğin 2. Yasasına göre,

  • Evrende bulunan hiçbir sistem almakta olduğu ısıyı bütünüyle işe dönüştürecek şekilde eylem gösteremez. Bunun yanında sadece ısıyı daha yüksek bir sıcaklığa transfer eden bir sürecin oluşması mümkün değildir. Ne yaparsak yapalım enerjinin ve kütlenin bulunduğu yerde entropi (düzensizlik) bulunmaktadır. Evrenin sürekli olarak toplam düzensizliği (entropisi) artar.

Bu yasayı incelemeden önce entropi kavramının anlaşılması gerekmektedir.

Peki nedir bu entropi?

  • Entropi sistemdeki düzensizliktir. Gündelik hayatta birçok alanda kullanılır.

Peki entropiyi iyi anlamak için ne yapılabilir?

  • Bir kap içerisine sıvı halde belli bir miktarda bulunan soğutucu akışkan alalım. Kapa alınan soğutucu akışkan belirli bir sıcaklıkta kaynamaya başlar. Bu durumda kaynamaya başlayana kadar entropi diyagramında da görüleceği üzere entropilerin farkı (S2 – S1) kadar değişir.

Diyagramda verilen şekilde 1 nolu bölge sıvı, 2 nolu bölge sıvı+buhar ve 3 nolu bölge kızgın buhar bölgesidir.

Örnek çözüm: suyun kaynama noktasına göre entropi değişimi hesaplama.

Basınç sabit kaldığı için, sıcaklığıda 100°C değerinde kalacaktır.
ΔSu=Qsu / Tsu = -600 kj / (100+273) K = -1.6.1 kj/K

  • Kısacası somut bir düşünce ile Entropi nedir?

Parkta belirli bir mesafede koşu yaptığınızı düşününüz. Bu koşunun sonunda ise yorulduğunuzu ve koşamayacak hale geldiğinizi düşününüz. İşte koşarken harcanmış bu enerjinin bir daha geri gelemeyecek hali bize entropiyi verir.

Şimdi termodinamiğin 2. Yasasında bulunan entropiye geri dönelim.

Bir topu serbest bir şekilde bıraktığınızı düşünün. Top neden aşağıya doğru düşmek ister?

Çünkü aşağıdaki enerji yukarıdaki enerjiden daha düşük bir enerji seviyesine sahiptir. Bu enerji de potansiyel enerjiden gelmektedir.

PE = G .h 

Not: Peki kütle çekim enerjisi nereden gelmektedir?

Dünya yüzeyine doğru kazandırılan ivme:

g = MG / r kare

formülüyle hesaplanır.

Ortalama g: 9,80665

(bu kısmın konumuz ile alakası yok)

Yani bir ısı kaynağından ısı çekip buna eşit miktarda iş yapan bir döngü düşünülemez. Kısacası bu, sisteme dışarıdan enerji, ısı verilmediği sürece düzenin düzensizliğe dönüşeceğini anlatır.

Bu yazıyı nasıl buldunuz?

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.