enerji ve enerji dönüşümleri termodinamiğin inceleme alanına girer mii bilgi90’dan bulabilirsiniz
Termodinamik Nedir?
Termodinamik Nedir?
Latince therme (ısı) ve dynamis (güç) kelimelerinin bir araya getirilmesi ile oluşan termodinamik, “ısı gücü” şeklinde dilimizde kullanılmaktadır.
İsminde yer aldığı gibi ısıyı, ısının meydana getirdiği enerjiyi ve ısı enerjisi ile yapılabilecek işleri inceleyen bilim dalına “Termodinamik/ Isı Bilimi/ Enerji Bilimi” denilmektedir.
Termodinamik, enerjiyi ve çeşitli enerji şekilleri arasındaki ilişkiyi inceleyen temel bir bilim dalıdır. Termodinamik bilim dalı, genel olarak iş ya da ısı uygulanan maddelerin davranışlarını inceler, belirli durum (hal) değiştirmelerini sağlamak için eklenmesi veya çıkarılması gereken iş veya ısı miktarlarını hesaplama yollarını öğretir.
Termodinamiğin uygulama alanları olarak otomobil motorları, uçaklar, roket ve jet motorları, uzay araçları, buhar türbinleri, gaz türbinleri, iklimlendirme sistemleri ve bilgisayarların tasarımları sayılabilir. Hatta insan vücudu da termodinamiğin önemli bir uygulama alanı olarak gösterilebilir. Kısacası, ısı gücünden yararlanılmak istenilen her alanda Termodinamik kaideler devreye girmektedir.
İş yerlerimizde ve evlerimizin içinde de termodinamiğin birçok alanını görebiliriz. Örneğin; bilgisayar, televizyon, su ısıtıcısı, ütü, tencere, gazlı ve elektrikli fırınlar ya da ısıtıcılar, klima ve benzerlerinin tasarımları termodinamik ilkelerinden yararlanılarak gerçekleştirilmiştir.
Her bir parçacığın davranışın bilinmesine gerek duyulmadan, termodinamik ile ilgili çalışmaların böyle makroskopik olarak ele alınması yaklaşımına “Klasik Termodinamik”, tek tek parçacıkların oluşturdukları büyük kümelerin ortak davranışlarını göz önüne alan yaklaşıma “İstatiksel Termodinamik” denir.
Termodinamik Yasaları Hakkında Detaylı Bilgi Almak İçin enerjiportali.com/termodinamik-yasalari-nelerdir/ Bağlantısını Ziyaret Edebilirsiniz.
Termodinamiğin Tarihçesi:
1697’de Thomas Savery ve 1712’de Thomas Newcomen’in İngiltere’de ilk başarılı buhar makinalarını yapmaları ile Termodinamik bilimi çalışmaları başlamıştır. 1850’lerde William Rankine, Rudolph Clausius ve Lord Kelvin (William Thomson) tarafından yapılan çalışmalar ile Termodinamik bilimi daha da geliştirilmiştir.
18.yüzyılın başlarında tekstil endüstrisi hızlı bir gelişme gösterir. Artan güç ihtiyacı insan ve hayvan gücüyle karşılanamaz hâle gelir. 1600’lü yılların sonu, 1700’lü yılların başında ilk buhar makineleri icat edilir. 1765-1766 yıllarında James Watt bu makineleri geliştirerek Termodinamik bilimine önemli katkılarda bulunmuştur.
Termodinamik terimini ilk kez İngiliz bilim adamı olan Lord Kelvin 1849 yılında yaptığı bir yayında kullanmıştır. İlk termodinamik kitabı ise 1859’da Glasgov Üniversitesi öğretim üyelerinden William Rankine tarafından yazılmıştır.
Enerji terimi 1807’de Thomas Young tarafından bulunmuştur. 20. yüzyılın başlarında Albert Einstein tarafından enerji denklemi şu şekilde ifade edilmiştir:
Enerji (Jolue,J)= Kütle (Kilogram,kg) x Işığın boşluktaki hızı (m/sn)
Termodinamik Kavramları Nelerdir?
Sistem, Çevre ve Sistem Sınırı: Termodinamik bir inceleme yapılırken ilk yapılması gereken incelenecek olan alan, bir sistem olarak düşünülür. Bu sistem düdüklü tencere, araba motoru, soba gibi içerisinde ısı barındıran herhangi bir şey olabilir.
Sistem dışında kalana alan ise
sistemin çevresi denir. Sistem ile çevreyi ayıran hat ise sistem sınırı olarak
isimlendirilir. Sistem sınırı, sistem ile çevrenin temas ettiği ortak yüzeydir.
Sistemin sınırları sabit veya hareketli olabilir. Matematiksel açıdan sınırın
kalınlığı sıfırdır, bu nedenle de kütlesi ve hacmi yoktur.
Kapalı Sistem: Kapalı bir sistemde kütle sabittir. Enerji ise sistem sınırını ısı veya iş olarak terk eder. Enerji geçişi sıcaklık farkından dolayı gerçekleşiyorsa sistem sınırından geçen enerji ısıdır, eğer sıcaklık farkı söz konusu değilse veya sistem adyabatik ise (Q=O ise) sistem sınırından geçen enerji iştir.
Açık sistem (Kontrol Hacmi):Termodinamiksel problemin çözümüne uygun bir şekilde seçilmiş uzayda bir bölgedir. Genellikle kompresör, türbin, lüle gibi içinden kütle akışının olduğu bir makineyi içine alır. Hem kütle hem de enerji kontrol hacmi sınırlarını geçebilir. Açık sistemin (kontrol hacmi) sınırlarından kütle giriş ve çıkışı vardır. Açık sisteme kütle girdiği zaman sistemin enerjisi artar, kütle çıktığı zaman sistemin enerjisi azalır. Çünkü çıkan kütle kendisiyle birlikte bir miktar enerjiyi de dışarı taşır.
Kontrol Yüzeyi: Kontrol hacminin sınırlarına kontrol yüzeyi adı verilir ve gerçek ya da hayali olabilirler.
Özellik: Herhangi bir sistemin karakteristiğidir. Bazı özellikler basınç P, sıcaklık T, hacim V ve kütle m’dir. Özelikler ya yeğin ya da yaygın olarak dikkate alınırlar:
Denge: Bir uzlaşı halini tanımlar. Denge halinde bulunan bir sistem içinde, değişimi zorlayan eşitlenmemiş bir potansiyel (ya da itici kuvvet) yoktur.
Çevrim: Bir sistem geçirdiği bir dizi hal değişimi sonunda yeniden ilk haline dönmesine denir.
İç Enerji (U, kJ): Bir sistemi oluşturan atom, iyon ve molekül gibi en küçük yapı taşlarının sahip olduğu tüm enerjilerin toplamına iç enerji adı verilir. Durgun halde bir maddenin iç enerjisi bilinemez, iç enerji ancak fiziksel ve kimyasal olaylar sırasında meydana gelen enerji değişimleri ile kesin olarak ölçülebilir.
İç enerji, kütle giriş çıkışı olmayan sistemlerin enerjisi hesaplamak için kullanılmaktadır.
U= Kinetik Enerji + Potansiyel Enerji
İç enerji, bir durum fonksiyonu olması nedeniyle, belli bir basınç, hacim ve sıcaklık değerine gelindiğinde daima aynı değere ulaşır. Bu termodinamik duruma hangi yollardan gidilirse gidilsin, sistem denge koşullarına ulaştığında sistemin iç enerjisi daima aynı değeri alır.
Entalpi (H, kJ): Entalpi, bir sistemin sahip olduğu her türden enerjilerin toplamıdır. Bir şeyin kesin olarak entalpisinin hesaplanması çok zordur. Entalpi hesaplamaları daha teorik hesaplamalarla yaklaşık olarak tespit edilebilmektedir.
Entalpi, kütle giriş ve çıkışının gerçekleştiği açık sistemlerin enerji hesaplamalarından kullanılmaktadır.
H= İç Enerji + Akış Enerjisi
Entropi: Enerji içeren bir sistemin iç düzenindeki rassallığı (randomness) ve düzensizliği (disorder) ifade eden bir terimdir. Başka bir deyişle entropi, bir sistemdeki enerji ve maddenin rassallığının ve düzensizliğinin bir ölçüsüdür. Termodinamik açıdan bir sistemin entropisi, o sistemin yararlı bir iş yapabilmesi için sahip olduğu serbest enerji miktarını belirler. Bir sistemin toplam enerjisinin (entalpi) bir bölümü iç düzenin (entropi) kurulması/korunması için kullanılır. Kalan bölümle sistem iş yapabilir.
Enerji içeren bir sistemin iç düzenindeki rassallığı (randomness) ve düzensizliği (disorder) ifade eden bir terimdir. Başka bir deyişle entropi, bir sistemdeki enerji ve maddenin rassallığının ve düzensizliğinin bir ölçüsüdür. Termodinamik açıdan bir sistemin entropisi, o sistemin yararlı bir iş yapabilmesi için sahip olduğu serbest enerji miktarını belirler. Bir sistemin toplam enerjisinin (entalpi) bir bölümü iç düzenin (entropi) kurulması/korunması için kullanılır. Kalan bölümle sistem iş yapabilir.
Benzer şekilde, sistemin iş üretmesini sağlayacak bir çevrim yaptığımızda, sisteme eklediğimiz ısıyı entalpi (H) adını verdiğimiz bir durum değişkeni ile; her çevrimde kaybolan enerjiyi ise entropi (S) adını verdiğimiz bir başka durum değişkeni ile ilişkilenidirilmektedir.
Gibbs Serbest Enerji Fonksiyonu:
Gibbs serbest enerjisi, bir sistemin sabit basınç ve sıcaklık altında üretebildiği kullanılabilir iş miktarını ifade eder. Amerikalı bilim adamı J. Willard Gibbs’e ithafen G ile gösterilen bu durum fonksiyonunu aşağıdaki eşitlikle hesaplanır:
G= H + TS
Gibbs serbest enerjisinin entalpi (H), sıcaklık (T) ve entropinin (S), yani üç farklı durum fonksiyonunun birleşimiyle hesaplanması nedeniyle, durum fonksiyonu olarak karşımıza çıkmaktadır.
Bir sistemin belli bir durumdaki serbest enerjisini direkt olarak ölçebilmek mümkün değildir. Bu nedenle Gibbs serbest enerjisini de diğer durum fonksiyonları gibi, değerindeki değişimler üzerinden (ΔG) değerlendirilir:
ΔG= ΔH + ΔTS
Sistemin iş yapmada kullandığı enerjisi serbest enerji (free energy) olarak da anılır. Bir sistemin entropisi arttıkça, serbest bırakabileceği enerji miktarı azalır.
Daha Fazla Benzer Teknik Makaleler İncelemek İçin enerjiportali.com/teknik-terimler Bağlantısını Ziyaret Edebilirsiniz.
Kaynaklar:
1)Yunus A. Çengel ve Michael A. Boles, “Mühendislik Yaklaşımıyla Termodinamik”
2)http://yunus.hacettepe.edu.tr/~serdar
/Web_Termo_ilkeleri_ders%20notu.pdf
4) http://blog.aku.edu.tr/ceyhunyilmaz
/files/2018/10/Termodinamik-I-Yard%C4%B1mc%C4%B1-Ders-Notlar%C4%B1.pdf
Yazı kaynağı : www.enerjiportali.com
Termodinamik Nedir? Termodinamiğin Yasaları Nelerdir?
Termodinamik, elementler arasında ısı alışverişini açıklayan fizik alanıdır. Aynı zamanda da bir sistem olarak ele alınmaktadır. Tüm termodinamik sistemler yaygın ve yeğin olma özelliğine sahip olmaktadır.
Enerji dönüşümü
Enerji dönüşümü enerjinin bir biçimden diğerine dönüşümüdür. Fizikte enerji terimi bir sistemdeki belirli değişiklikleri oluşturma kapasitesini açıklar. Dönüşümde entropinin sınırlamaları göz ardı edilir. Sistemlerin toplam enerji dönüşümü, yalnızca enerjinin eklenmesi veya çıkarılması ile sağlanabilir. Termodinamiğin birinci kanununa göre (enerjinin korunumu yasası olarak da bilinir) enerji, dönüştürülebilen bir büyüklüktür. Bir sistemin toplam kütle miktarı, enerjisinin bir ölçüsüdür.
Bir sistemdeki enerji dönüştürülebildiğinden dolayı, farklı bir hale veya başka bir biçime dönüşebilir. Çoğu haldeki enerji, birçok fiziksel iş yapmak için kullanılabilir. Enerji doğal süreçler veya makinelerde kullanılabilir. Ayrıca ısı, ışık veya harekete dönüşebilir. Örneğin bir güneş pili, güneş ışınımını elektrik enerjisine dönüştürür ve böylece ampul yanar veya bilgisayara güç sağlanır.
Enerjiyi bir biçimden diğerine dönüştüren cihaza transduser denir.
Yapısında termal enerji barındıran çoğu enerji biçimi, başka enerji biçimine verimli olarak dönüştürülebilir. Bu verim, potansiyel enerjinin kinetik enerjiye dönüşümünde olduğu gibi bazen %100 olur.
Evrendeki enerji dönüşümü tarihi[değiştir | kaynağı değiştir]
Evrende Büyük Patlamadan beri çeşitli enerji biçimleri arasında dönüşümler meydana geldiğine inanılıyor. Büyük patlamada açığa çıkan hidrojenin gezegenler tarafından tutulmasında enerjide doğrudan bir dönüşüm oluştu. Yerçekimi potansiyel enerjisi doğrudan ısıya dönüştü.
Örnekler[değiştir | kaynağı değiştir]
Makinelerde enerji dönüşümleri[değiştir | kaynağı değiştir]
Örneğin kömür yakıtlı elektrik santralinde büyük miktarda enerji elde edilir ve açığa çıkan enerji dönüşümleri şu adımlarla gerçekleşir:
Çoğu sistemde, sonuncu adım çoğunlukla mükemmel verim verir. Birinci ve ikinci adımlar oldukça verimlidir, fakat üçüncü adım nispeten verimsizdir. En verimli gaz yakıtlı santrallerde %50 verim elde edilir. Yağ ve kömür yakıtlı santraller az verimlidir.
Otomobilde enerji dönüşümü[değiştir | kaynağı değiştir]
Otomobilde enerji dönüşümünde şu adımlar gerçekleşir:
Diğer enerji dönüşümleri[değiştir | kaynağı değiştir]
Enerjiyi bir biçimden diğerine dönüştüren birçok makine ve transduser vardır: Bunlardan bazıları ve dönüştürdükleri enerji aşağıdaki listede verilmiştir:
Ayrıca bakınız[değiştir | kaynağı değiştir]
Yazı kaynağı : tr.wikipedia.org
Yorumların yanıtı sitenin aşağı kısmında
Ali : bilmiyorum, keşke arkadaşlar yorumlarda yanıt versinler.