Termodinamik ile ilgili bu yazıma Albert Einstein’ın bir
sözü ile başlayacağım:
“Üzerimde en büyük etkiyi klasik termodinamik yapmıştır. Bu
kuramın temel kavramlarının uygulanabilirliği çerçevesinde, başka hiçbir
kuramın erişemeyeceği şekilde evrensel içeriğe sahip olan tek fizik kuramı
olduğuna inanmıyorum.”
Evet biz fark edelim veya etmeyelim Einstein’ın da
belirttiği gibi günlük yaşantımızın çoğu yerinde termodinamikle yolumuz
kesişiyor. Öyle ki bisiklet sürdüğünüzde, kahvenizi yudumladığınızda veya
mutfakta bir tabak kırdığınızda termodinamik hep olaylara bir şekilde dahil
oluyor. Neymiş bu termodinamik dediğinizi duyar gibiyim. O halde yavaştan
termodinamiği daha detaylı anlatmaya ve anlamaya başlayabiliriz. Ancak onu
anlamanın o kadar kolay bir iş olmadığını da söylemek gerekir. Zira Arnold
Sommerfeld termodinamiği şu şekilde tarif etmiştir;
“Termodinamik komik bir konudur. İlk defa göz attığınızda ne
olduğunu anlamazsınız bile. İkinci defa göz attığınızda bir-iki nokta hariç
anladığınızı düşünürsünüz. Üçüncü defa baktığınızdaysa anlamadığınızı
bilirsiniz ama o zamana kadar konuya alıştığınızı bildiğiniz için bu sizi o
kadar rahatsız etmez.
Literatürdeki tanıma bakıldığında termodinamik: Isı enerji
ve iş arasındaki ilişkiyi inceleyen bilim dalıdır. Yunanca therme (ısı) ve
dynamis(kuvvet) sözcüklerinin birleşiminden türetilmiştir. Termodinamiğin 4
temel yasası bulunmaktadır. Bunlar ;
- · Termodinamiğin 0. yasası
- · Termodinamiğin 1. Yasası
- · Termodinamiğin 2. Yasası
- · Termodinamiğin 3. Yasası
olarak adlandırılır. Bu yasların hepsi günlük yaşantımızı
etkileyen yasalardır. Bu yasalar hakkında detaylı bilgi için termodinamik yasaları hakkındaki yazımızı inceleyebilirsiniz. Burada yasalar neden 1’den başlamayıp 0’dan
başlamış diye kendi kendinize sormuş olabilirsiniz. Sebebi 0. Yasanın en temel
bilinmesi gereken yasa olup diğer dört yasadan sonra ortaya konulmuş olmasıdır.
Bu nedenle diğer yasaların bilinen sıralaması değiştirilmeyip en son bulunan bu
temel yasa 1’den önce gelen 0 rakamı ile isimlendirilmiştir.
Termodinamiğin ilk ortaya çıkışı tarihsel süreçte 17.
Yüzyılın 2. Yarısına tekabül etmektedir. Bu tarihten itibaren termodinamik ile
ilgili birçok bilim insanı çalışmalar yapmış termodinamiğin günümüzdeki halini
almasında önemli roller oynamışlardır. Bu yazımda bahsi geçen bilim adamlarının
ikisine kısaca değineceğim.
Bunlardan birincisi Nicolas Leonard Sadi Carnot. Carnot bütün ısı makinelerinin temelde nasıl
çalıştığının tanımını yapmıştır. Isıyı bir değirmende yüksekten aşağı akan su
gibi düşünmüştür. Isı makinelerinde de ısının yüksek sıcaktan düşük sıcaklığa
doğru aktığını fark etmiştir. Nasıl ki değirmende su ne kadar yüksekten akarsa
elde edilen güç de o derece yükseliyor, ısı makinelerinde de ısı kaynağı ile
çevre arasındaki sıcaklık farkı arttırılırsa verimlilik aynı derecede
artacaktır. Carnot’un ortaya koyduğu bir başka gerçekse en ideal makineden bile
hiçbir zaman %100 verim alınamayacağıdır. Çevrimin tamamlanabilmesi için ısının
bir kısmının muhakkak daha düşük sıcaklıktaki ısı alıcısına gitmesi
gerekmektedir.
İkinci bahsedeceğim bilim adamı ise Rudolf Clausius. Clausius
günümüzde termodinamiğin 2. yasası olarak
bilinen kavramı Clasius ifadesi olarak şu şekilde tanımlamıştır; termodinamik
bir çevrim kullanarak çalışan ve ısıyı düşük sıcaklıktaki bir cisimden yüksek
sıcaklıktaki bir cisme aktarmak dışında çevrede başka bir etki bırakmayan bir
makine tasarlamak imkansızdır.
Bu yazımızda termodinamiğin tanımı ve kısaca tarihçesinden
bahsettik. Einstein’ın sözü ile başladığım yazıma William H. Cropper’in sözü ile
nihayet veriyorum:
“Termodinamiğin tarihi insanların ve kavramların
hikayesidir. Bu hikayede oyuncu listesi geniştir. En az on bilim insanı
termodinamiğin yaratılmasında önemli roller oynamış ve bu isimlerin çalışmaları
bir asırdan fazla bir döneme yayılmıştır. Diğer taraftan kavramların listesi
şaşırtıcı derecede dardır. Termodinamikte sadece üç başlıca kavram vardır:
enerji, entropi, ve mutlak sıcaklık.”
Son olarak termodinamiğin en önemli ve ilginç kavramlarından biri olan entropiyi keşfetmek için entropi hakkındaki yazımızı mutlaka okumalısınız.
