Termodinamik, enerji ve bazı enerji çeşitlerinin

Termodinamik, enerji ve bazı enerji çeşitlerinin birbirleriyle olan ilişkilerini inceleyen bir
bilim dalıdır ve hayatın devamı için temel olan enerji konusunu ele alan heyecan verici
çekici bir konudur. Bütün dünyada uzun süredir mühendislik öğreniminin temel bir parçası
olmuştur. Termodinamik bilenen ev gereçlerinden, ulaşım araçlarına, güç üretim
sistemlerine ve hatta felsefeye kadar geniş bir uygulama alanına sahiptir. Termodinamiğin
tarihçesine bakarsak 18.yüzyılın başlarında gelişen tekstil endüstirisini asıl sebep olarak
gösterebiliriz. Kullanılan insan ve hayvan gücünün yetersiz kalması sonucu 1697 yılında
Thomas Savery ve 1712 yılında Thomas Newcomen ilk buhar makinelerini yaparlar. 17651766 yıllarında James Watt bu makineleri geliştirerek termodinamik bilimini ortaya
çıkarmıştır.
Termodinamiğin uygulama alanlarına günlük kullandığımız eşyalardan örnek verecek
olursak bunların başında buzdolabı, klima, motordaki yanmalar kısacası ısıtma ve
soğutmanın olduğu eşyalarımızın tamamı gelir. Termodinamik bilim dalı ve ilkelerinin
hepsi mühendislik uygulamalarıdır. Termodinamiğin önemini bir örnek ile vurgulamak
istersek buzdolabındaki akışkan R-134a (halk dilinde buzdolabı gazı) dolabın kılcal
damarlarında dolaşırken sürekli faz değiştirir ve bu faz değişimleri arasında açıga çıkan
ısıda dolabın soğumasını sağlar. İkinci bir örnek verecek olur isek bu da şüphesiz evimizdeki
kombilerimiz olacaktır. Doğalgazın sıvı fazda kombimize girmesi daha sonra sıvı fazda olan
doğalgazın atmosfer basıncında gaz fazına dönüşüp yakılması ve kombideki suyun
ısınmasından radyatörlerimize dağıltılmasına kadar geçen her sürede termodinamik yine
işin başındadır. Bu iki örnektenden anlayacağımız gibi termodinamiği görmek o kadarda
zor degildir. Önemli bir mühendislik uygulaması olan termodinamik adından da anlanacağı
gibi ısının dinamik özelliklerini inceler ve ısının olduğu her yerdedir.
Termodinamik zamanla gelişmiş ve yasalara bölünmüştür. Bunları yakından incelersek:
Termodinamiğin 1. yasası: Herhangi bir sistemdeki toplam iç enerji, sisteme eklenen ya da
çıkan ısı ve iş ile alakalı olduğundan bahseder. Yani hiçbir enerji yoktan var edilemez veya
var olandan yok edilemez. Bunu formülize edersek: U=Q-W şeklinde tanımlarız. Burada U
toplam iç enerjiyi , Q ısıyı, W ise işi temsil etmektedir.
Termodinamiğin 2. yasası: “Sıcaklık farkı olan 2 cisimden soğuk olandan sıcak olana
kendiliğinden ısı transferi gerçekleşmez.” şeklinde kalıplaşmış bir tanımı vardır. Burada ısı
transferinin olabilmesi için mutlaka bir işe ihtiyaç olduğu vurgulanmak istenilmiştir.
Termodinamiğin 3. yasası: “Eğer mutlak sıfır noktası olan 0 Kelvin ( -273 santigrat derece )
ye inilirse, bu sıcaklığa inebilen tüm parçacıkların biririne eşit entropileri olur.” Bu yasada
da 2. yasada olduğu gibi kalıplaşmış bir tanım vardır. Bu kanunda asıl olarak bize 0 kelvinde
parçacığın entropisinin 0′a inerek tüm parçaların enerjisinin birbirine eşit olacağını söyler.
Termodinamiğin 0. yasası: Bu yasa aslında en basit olan ve ilk başta bilinmesi gereken
sonradan bulunmuş bir yasa olduğu için 0. yasa adını almıştır. Herhangi bir x, y, z
parçacıklarından x ile y birbiriyle termal dengedeyken y ile de z’ de termal dengede ise x ile
z’ninde termal dengede olacağından bahseder. Sonuç olarak Tx=Ty=Tz’dir.