Videonun mp4 versiyonunu indirmek için tıklayınız...
Takip eden içerik özel bir lisans altında sağlanmaktadır.Sizin desteğiniz MIT’nin yüksek kalitede eğitim malzemesi sağlamaya devam etmesini sağlayacaktır. Bir bağışta bulunmak veya MIT’nin yüzlerce açık kurs materyalini görmek için http://ocw.mit.edu sitesini ziyaret ediniz
1.DERS
0.20 Termodinamik, hadi başlayalım. Termodinamik, ısı akışının bilimidir. Termo ısı, dinamik de hareket anlamına gelir.
0.42 termodinamik, büyük oranda 1800 lü yılların başlarında gelişmiştir. Endüstri devrimi sırasında.
0.53 Çeliğin işlenmesi ve fosil yakıtlarından enerji elde edilmesi, karbon dioksitle olan problemlerimizin başlaması ve küresel ısınmanın ilk ortaya çıktığı süreçtir.
01.08 İlginç olan şey, karbon dioksitin mevsimlerin üzerindeki etkisi hakkındaki ilk hesaplamaların İranis tarafında yapılmasıdır.
01.21 Bu süreçte ısıyı kullanmak suretiyle enerji elde edilen materyaller yapılmış, örneğin lokomotif vs.
01.31 Bu hesaplamalar MÖ 2000 yılında yapılmış ve hepsi gerçekten doğru. Ne yazıkki hesaplamaların yapıldığı tarihten 2000 yıl sonra insanlar büyük bir sorunla karşılaşacaktı. 01.47
01.48 İrenisin bu hesaplamaları yapmasından sonra atmosfere o kadar çok CO2 salındı ki yapılan diğer hesaplara bakılınca bu 2000 yıllık sürecin büyük oranda daraldığı görülüyor .
02.06 Artık gerçekten başımız belada. Ancak bu başka bir dersin konusu.
02.12 Termodinamik, bu fosil yakıtların kullanıldığı periyot içinde epey gelişti.
02.17 Termodinamik evrensel bir bilimdir.. etrafımızdaki her şey enerjiyle bir yerden bir yere hareket etmekte.
02.25Örneğin biyolojik sistemimiz sistem kalori yakıyor.. ATP üretiyor , canlılar da ısı üretiyor .
02.34 örneğin ellerinizi hareket ettirmek ve mekanik sistemlerin çalışması için enerji gerektirmekte, vs.
02.40 astrofizikte de örneğin karadelikler veya yıldızlar için ısı veya enerjı aktarımından bahsederiz. termodinamik de ise madde dönüşümünden bahsediyoruz.
02.52 termodinamik kavramı, ekonomiye bile uygulanabilir ..enron gibi büyük firmalar, tamamen denge dışı hareket etmekte olup bu denge dışı termodinamik için iyi bir örnek teşkil eder.
03.08 bu kavramlar insanların atom ve molekülleri bilmesinden çok önce ortaya çıktı.. dolayısıyla bu bilim maddenin makroskopik özelliklerine dayanmaktadır.
03.21 o zamandan beri artık molekülleri biliyoruz; mikroskopik özellikleri kullanarak da termodinamik kavramını daha anlaşılabilir bir hale soktuk.
03.30 bu ders içinde istatistiki termodinamik konusunda atomistik kavramları kullanmak suretiyle termodinamiği açıklayacağız. Bu kavramlar, termodinamiği tam olarak açıklayamasa bile onun sonuçları hakkında daha derin bilgi sahibi olmamızı sağlayacaktır.
03.50 Termodinamik bilimi denge halindeki makroskopik sistemlere uygulanır…ve makroskopik sistemlerde bir denge halinden başka bir denge haline nasıl geçildiğini açıklar ve tamamen deneye dayalıdır.
04.02 insanlar, tarih boyunca bir çok deney yapmışlar, elde ettikleri verileri kullanarak bunları belli kanun ve kurallar çerçevesinde birleştirmişleridir… bunlara termodinamğin yasaları denmiştir..ve bu kanunlara bir çok ek bilgi de katmak suretiyle makroskopik sistemlere denge durumu için bir bilim ortaya çıkarmışlardır.
04.37 bu deneysel gözlemler, 4 tane yasayla özetlenebilir.
04.46 bu kanunlar her ne kadar ispatlanamadıysa da geçerliği tartışma konusu edilemez.
04.58 hadi bu kanunları inceleyelim.
05.02 0. Yasa ki termodinamiğin her kanunu bir değişkeni yada bir kavramı tanımlar.
05.11 0. yasa sıcaklığı tanımlamaktadır.
05.13 bu son derece basit bir kurala dayanır.
05.20 ben buna mantık yasası diyorum.
05.23 1.yasanın sonunda ise enerjiyi tanımı ortaya çıkar. Buna U diyelim.
05.37 bu yasa, enerjinin korunumuna dayanır. Yani enerji ne yok olur ne de var edilir.
05.48 buna ödeşme kanunu diyorum ben. enerjiyi asla yok edemezsiniz veya üretemezsiniz.
06.05 ikinci kanun, entropiyi tanımlar. Bu bize zamanın yönünü gösterir. Bu kavramsal olarak biraz karmaşık gelebilir ancak bu yasa zamanın hangi yöne gideceğini matematiksel bir temele oturtur.
06.20 şu tebeşiri yere atıp parçalara bölebilirim ancak filmi geriye sarmam mümkün değildir.
06.30 gördüğünüz gibi zaman belli bir yönde ileri doğru gitmekte.
06.33 peki bu olayda entropinin oynadığı rol nedir? Buna da ancak 0 kelvinde ödeşebilirsin kanunu diyeceğiz.
06.50 fakat 0 oC ile karıştırmayın.
06.57 3. Kanun ise entropiye sayısal bir değer verir.
07.10 3.kanun sinir bozucu bir kanun olup bize asla 0 K e erişemeyeceğimizi söyler. Yani termodinamikte ödeşme yok.
07.18 evet, bu kanunlar evrensel olup asla çiğnenemez.
07.28 insanlar tabii ki bunu yapmayı çok denemişlerdir.
07.33 her sene gazetelerde, New york times da, times da birinin birinci ve ikinci kanunu çiğneyen ve aldığın enerjiden fazlasını veren bir makine yaptığı haberleri çıkar.
07.46 eğer böyle bir şey olsa, yatırımcıyı bir kere çok zengin eder.
07.53 ve bizim içinde harika bir şey olur.
07.56 bunun sonucunda fonlar yaratılmaya, yatırımcılar ikna edilmeye çalışılır ve ünlü kişiler bu konuda beyanat vermeye başlarlar.
08.06 ancak siz arkadaşlar biliyorsunuz ki (çünkü şimdi değil ama belki ileride MİT diplomanızı) bu mümkün değildir.
08.18 ancak çok şaşırtıcı olan bir şey var ki her yıl birisi ikinci kanunu çiğneyen bir makine yaptığını iddia eder ve bu konuda gerçekten zeki insanları ikna edebilir.
08.33 kısaca termodinamik, şu ana kadar anlattıklarımızdan mükemmel verimin sağlanacağı konusunda sizi ikna edebilir.
08.50 birinci yasa, enerjinin korunumundan bahseder, enerji çeşitli formlar alabilir, örneğin ısıyı alıp işe çevirebilir veya tersini yapabilirsiniz.
09.06 ancak, bunu yaparken boşa harcayacağınız ısıdan bahsetmez.
09.15 herşey enerjidir, bu kanunda ısı ve iş farketmez.
09.19 bu son derece açık. Buna göre, havadan enerji alıp geminizde kullanarak dünya turu atmanız mümkündür.
09.33 ancak, ikinci kanun işe karışır ve derki bu pek doğru değil. Eğer ısıyı alıp tamamen işe çevirmek istiyorsanız bu durumda 0K e gitmeniz gerekir.
09.58 aksi taktirde aldığınız ısını bir kısmını boşa harcamanız gerekecektir.
10.01 en azından, bu yasaya göre 0 K e gitmek kaydıyla % 100 verim elde etmek mümkündür.
10.09 ancak 3. Kanun gelir ki bu en sinir bozucu olanıdır; der ki tamam 0 K e gelince % 100 verim elde edersiniz ama oraya erişemezsiniz .
10.27 buna ne dersiniz. Sonsuz miktarda kaynağınız olsa bile bunu yapamazsınız.
10.36 tamam. Şu ana kadar bir sorunuz var mı?
10.46 bu 4 kanuna dayanarak termodinamik için ek kavramlar da geliştirilmelidir. Termodinamik çok oturmuş bir bilim olduğu için ilgili kavramları dikkatlice tanımlamalıyız. Bunun için birazcık vakit harcayacağız.
11.08 termodinamik problemlerini çözerken olayı iyi anlamak ve şartları iyi kavramak gerekir.
11.23 önce tanımları yapalım. Sistem gibi. Sistem evrenin bizim üzerinde çalışma yaptığımız parçasıdır.
11.38 burada sistem tanımlaması son derece açık ve nettir. ve problem çözerken sistemin ne olduğunu bilmek son derece önemlidir.
11.54 elimizde bir sistem var örneğin bu kişi olabilir mesela ben bir sistemim.
12.00 mesela termostaki sıcak bir kahve de bir sistemdir. Dolayısıyla kahve, süt ve içindeki her şey bir sistemdir.
12.00 içinde buz olan bir bardak su, mesela bu odada bulunan belli bir hacımdaki hava benim sistemim olabilir.
12.20 buradan, sistemi tanımladıktan sonra evrende kalan her şey sizin çevrenizdir.
12.30 sistemi tanımladıktan sonra her şey çevreye girer, örneğin siz benim çevremsiniz.
12.36 örneğin Satürn benim çevremdir. Evrende gidebildiğiniz heryer sizin çevrenizdir.
12.42 sistem ve çevre arasında ise sınır bulunur. Sınır, gerçek olabilir, tıpkı benim tenim gibi
12.57 içinde kahve bulan termosun iç duvarı. Veya sanal olabilir, mesela ben bu köşede içinde 4 lt hava bulunanbir sınır olduğunu farzedebilirim. Buradaki kabın gerçek olması gerekmez, hayali bir kap olabilir.
13.20 bu sınırı nereye koyduğunuz önemlidir. Örneğin kahvenin bulunduğu cam termosta sınırı camın iç tarafına koymakla dış tarafına koymak farklıdır.
13.35 çünkü farklı ısı kapasiteleri vs. söz konusudur.
13.37 sınırı nereye koymanız gerektiği büyük önem taşır. Çünkü sınırın yerini değiştirmek sistemin boyutlarını etkiler.
13.47 daha fazla tanımlama yapmak gerekirse, sistem açık, kapalı veya izole olabilir. Buradaki tanımlalar da çok önemlidir.
14.09 açık sistem, isminde anlaşıldığı gibi enerji ve kütlenin sınırları boyunca serbestçe akışına izin verir… yani kütle ve enerji, sınır boyunca akar.14.31
14.39 ben bir açık sistemim.
14.44 derimden su buharı çıkmakta, havaya göre daha sıcağım, yada sıcak bir yerde daha soğuğum. Dolayısıyla enerji bana hem girebilir hem de çıkabilir.
14.57 tepesinde kapağı olan termos, açık bir sistem değildir.
15.02 muhtemelen termosun içindeki kahve uzun müddet sıcak kalır.
15.05 çünkü ısı çıkamaz, dolayısıyla termostat açık bir sistem değildir.
15.10 termos bir yalıtılmış bir sistemdir. Yalıtılmış sistemler, açık sistemlerin tersidir. Sınırlardan ne kütle ne de ısı akışı olur.
15.22 kapalı sistem, sınırlardan ısının geçmesine izin verirken kütlenin geçmesine izin vermez.
15.28 kapalı bir sistem için tepesinde kapağı olan bir bardak buzlu su örnek verilebilir.
15.35 cam iyi bir yalıtım malzemesi değildir ve enerjinin geçişine izin verir.
15.40 ancak tepeye kapak koyulduğunda su dışarı çıkamaz.
15.43. ve bu bir kapalı sistemdir. Sadece sınırlardan ısı girer, başka birşey değil.
15.50 bunlar basit gibi görünse de son derece önemli tanımlardır.
15.57 bir problemde, sistemin açık, kapalı veya izole olup olmadığı, çevrenin , sınırların ve sistemin ne olduğunun net olarak belirlenmesi şarttır.
16.09 eğer bunlar açık değilse problem çözülemez.
16.15 bu aynı zamanda bazı insanların ikinci kanunu çiğnemek için kullandığı yoldur.
16.18 bu kişiler, sistemin ne olduğunu karıştırırlar. Sistemi yetersiz veya aşırı tanımlarlar.
16.27 ve ikinci kanunu çiğneyip koyduklarından fazlasını aldıklarını sanırlar.
16.36 genellikle olan budur.
16.40 sorular var mı?
16.42 tamam o zaman devam edelim.
16.44 şimdi elimizde sistem varsa onu tanımlamanız gerekir. Şimdi sistemi tanımlayalım.
16.58 eğer maddenin makroskopik özeliklerinden bahsediyorsanız sistemi tamamen ve termodinamik olarak tanımlamanız için o kadar fazla değişkene ihtiyacınız yoktur.
17.11 bunun için son derece aşina olduğunuz basınç, sıcaklık, hacim, maddenin mol sayısı ve sistemin kütlesi gibi makroskopik özelliklerden bir kaçı yeterlidir.
17.24 buna ek olarak magnetik alan, magnetik sükseptibilite, manyetik kuvvet, değişkenler de kullanılabilir ama biz burada bunlara vakit harcamayacağız.
17.33 bu derste genellikle bu gördüğünüz değişken kümesine odaklanacağız.
17.40 sistemi tanımlarken sistemimizin içinde süt bulunan kahve gibi homojen mi veya içinde buz bulunan su gibi heterojen mi olduğunu bilmeniz gerekir.
17.51 heterojenlik, sistemde farklı fazların bulunduğu anlamına gelir.
17.55 ben bir heterojen sistemim. Yumuşak doku, sert doku, sıvı doku.
18.03 birçok bileşenlerden oluşmasına rağmen sütlü kahve, homojendir.
18.06 kahvenizi bir çok farklı moleküllerden oluşur. Su moleküleri, tat molekülleri, proteinler vs.
18.13 ancak bunların hepsi homojen ve makroskopik şekilde karışmıştır. Ancak molekül seviyesine indiğinizde bunu homojen olmadığını görürsünüz.
18.19 termodinamik, olaylara kuş bakışı bakar.
18.25 ona göre kahve uniform ve güzel görünür.
18.28 bu bir homojen sistemdir. Tek bir fazdır.
18.33 bunun yanında sisteminiz dengede mi yoksa değil mi olduğunu bilmeniz gerekir.
18.38 eğer bu bir denge sistemiyse termodinamik bunu açıklayabilir.
18.42 eğer değilse, başınız belada demektir.
18.46 termodinamik, denge sistemlerinin bir halden başka bir hale nasıl geçtiklerini anlatır.
18.56 peki denge ne anlama gelir? Dengeden kasıt değişkenlerin zaman ve mekanda değişim göstermemesidir.
19.06 eğer elimde bir tüpe doldurulmuş gaz varsa bunu basıncı heryerde aynı olmalıdır. Eğer değilse dengede değildir.
19.15 bu gaz tübünü buraya koyup 1 saat sonra geldiğimde basıncını aynı olması gerekir. Aksi taktirde bu sistem dengede değildir.
19.26 dolayısıyla termodinamik sadece denge sistemleriyle ilgilenir.
19.29 daha neleri bilmemiz gerekir ?
19.31 değişkenleri bilmeliyiz. Sistemin homojen mi heterojenm i olduğunu bilmeliyiz.
19.36 dengede olup olmadığını bilmeliyiz ve aynı zamanda kaç tane değişken olduğunu bilmeliyiz.
19.47 içinde bir buz küpü olan bir bardak su heterojen bir sistemdir. Sadece bir bileşene sahiptir.
19.54 ki bu da su veya H2O dur. Tek bileşen ama iki faz.
20.01 köpük bir homojen sistemdir. İçinde son derece bileşen vardır. Kahve, süt ve bir çok bileşenden meydana gelir.
20.14 bunlar içinde eser miktarda safsızlıklar olarak cadmiyum, arsenik gibi ağır metaller sayılabilir.
20.22 tamam, sorunuz var mı?
20.17 sistemi bu özellikler cinsinden tanımlıyoruz .
20.31 Bu özellikler de ikiye ayrılır. Bunlardan biri kapasite özellikleri, diğeri de şiddet özellikleri.
20.40 kapasite özellikleri, sistemin boyutuna bağlıdır. Sistemin boyutu ikiye katlanınca sayısal değeri de ikiye katlanır.
20.48 örneğin hacim. Sistemin boyutu ikiye katlanırsa, hacim de iki katına çıkar.
20.56 kütle. Madde miktarını iki katına çıkarırsanız kütle de iki katına çıkar.
21.02 şiddet özellikleri, sistemin boyutuna bağlı değildir. Sistemdeki her şeyi iki katına çıkarsanız bile sıcaklık değişmez.
21.13 dolayısıyla sıcaklık bir şiddet özelliğidir ve kapasite özelliklerinden, şiddet özelliklerini oluşturmak mümkündür.
21.19 kapasite özeliklerini, sistemin mol sayısına bölersek şiddet özelliklerini elde ederiz.
21.25 ben buna, V üssü çizgi yani molar hacim diyorum.
21.30 bu sistemde bulunan bir bileşenin bir molünün hacmi olup bir şiddet özelliğidir.
21.39 bu şiddet özelliği olan bir hacimdir.
21.43 bir bileşenin mol başına olan hacmi.
21.50 devam edelim. Daha önceden bahsettiğim gibi termodinamik denge sistemlerinin bilimidir.
21.58 ve.. dolayısıyla bir dengeden başka bir dengeye nasıl geçildiğini tanımlamak zorundayız.
22.14 sistemi tanımlayan özellikler denge boyunca bir değişim göstermezler.. ve denge durumunda değişmeyen ve sistemi tanımlayan bu özelliklere hal değişkenleri adı verilir.
22.28 hal değişkenleri, denge halini tanımlar.
22.38 ve bu hale nasıl gelindiğine bağlı değildirler.
22.42 halin tarihçesiyle de ilgilenmezler.
22.46 eğer, 0 oC da su ve buz dengedeyse suyun ve buzun belli yoğunlukları vardır.
23.02 ve bu dengeye nasıl gelindiğine bağlı değildir. Ancak bazı özellikler sistemin geçmişine bağlıdır… örneğin sisteme verdiğiniz iş ve ısı gibi. veya başka benzeri değişkenler. Bunları kullanarak dengeyi tanımlayabiliriz.
23.17 şimdi sistemin geçmişine bağlı olmayan hal değişkenlerin kullanımına bakalım..
23.21 tek bileşenli veya tek bir molekül içeren sistemlerde, sistemi tanımlamak için bilmeniz gerekenler homojen sistem için tek bir bileşenin mol sayısı ile iki tane ek değişkendir.
23.53 örneğin basınç ve sıcaklık.
23.58 veya hacim veya basınç gibi.
24.01 eğer elinizde mol sayısı ve iki tane şiddet özelliği varsa, sistem için bilenmesi gereken her şeyi biliyorsunuz demektir.
24.09 ancak sadece sistemin denge halinde.
24.13 bir sistemde yüzlerce değer hesaplayabilirsiniz ve bunun için sadece birkaç tane değişken bilmeniz yeterlidir. Geri kalan her şey buradan bulunur. İşte termodinamiğin gücü buradan gelir.
24.25 çok az bilgiden çok fazla bilgi elde edilebilmesi.
24.31 veya çok az bir veriden, çok fazla sonuç çıkarılabilmesi.
24.41 sonuç olarak tüm bu tanımlamaları, bir notasyonda gösterebiliriz.
24.55 burada, kimyasal gösterimler önem kazanır.
25.01 örneğin, 1 bar basınç ve 100 oC sıcaklık altında 3 mol hidrojen bahsediyor olalım.
25.09 bütün bunları uzun uzun açıklamak zorunda değiliz.
25.15 bunu son derece kısa bir notasyonla gösterebiliriz.
25.18 3 mol hidrojen, gaz halinde, 1 bar basınçta, 100 oC sıcaklıkta.
25.29 bu gösterim sistem hakkında bilmeniz gereken her şeyi size belirtmektedir ..yani size mol sayısını, fazı, molekülün cinsini ve iki tane hal değişkeninin değerini göstermektedir… bunlar hacim ve sıcaklık, veya hacim ve basınç olabilir.
25.47 görüldüğü gibi bu gösterim size her şeyi açıklamaktadır. Başka bir şey yazmanıza gerek yok.
25.52 örneğin, size hal değişimini anlatmak istiyorsam mesela bir karışımdan , iki bileşenli homojen bir karışımdan bahsederken … 5 mol su, ki bu sıvıdır, 1 bar , 25 oC ta ,artı, 5 mol etanol, sıvı, 1 bar ve 25 oC da derim ... Bu kabaca hayatımızdaki önemli karışımlardan biridir: Abzolüt votka… yarı su, yarı etanol, bu makroskopik sistemi tanımakta… tabii ki safsızlıkları ve tat veren molekülleri göz ardı ediyoruz.
26.47 temel olarak bu iki bileşenli homojen bir sistemdir . bu sistemde bazı tahminler yapabilirsiniz.
26.59 bu bir denge sistemidir. Şimdi, bunun gibi bir denge halinden başka bir denge haline gitmek için kullanacağımız gösterime bakalım.
27.16 bu iki denge halini alıp aralarına bir eşittir işareti koymak yeterlidir.
27.22 eşittir işareti, bir halden diğerin geçişi gösterir. Örneğin 3 mol hidrojen, gaz, 5 barda, 100 oC sıcaklıkta, ki bu daha önce gördüğümüz denge durumudur.
27.40 şimdi de bu dengeyi yeni bir denge durumuna değiştirelim ve .bunu için bir genleşme yapalım. Bu durumda basınç düşecektir ve hacim yükselecektir.
27.52 burada hacmi vermek zorunda değilim çünkü onu bulmak için yeterli veri var.
27.56 mol sayısı aynı, kapalı sistem, kütle dışarı çıkamıyor, sistem gaz, basınç 1 bar, sıcaklık daha düşük. Bu aradaki eşitlik ilk halden, son hale geçişi göstermektedir.
28.15 aralarında kimyasal bir reaksiyon olmadığında bir ok koymadık. Çünkü geriye de dönebiliriz…yani bu iki hal arasında gidip gelebiliriz…bunun anlamı bunların birbirine bağlı olduğudur…dolayısıyla araya bu işareti koyarsam, bunların nasıl birbine bağlı olduğunu da açıklamam gerekir. Ayrıca gidilen yolu da söylemem gerekir.
28.35 örneğin, bu genleşmenin sonucunda ne kadar enerji elde edeceğinizi bilmek isteyebilirsiniz. . ne kadar enerji elde edeceksiniz ve arabanız bununla ne kadar yol gidecek… o zaman bu genleşmeyi nasıl yapacağınızı söylemem gerekir.. çünkü bu bize genleşme sırasında boşa giden enerjiyi verir ki bu da bizi ikinci yasaya götürür.
28.57 buna hiç bir şey mükemmel verimle olmaz. Ve değişim sırasında enerji kaybedersini<z.
29.04 öyleyse size yolu söylemeliyim. Bir halden diğerine geçerken ki bu yol ilk halden son hale geçerken, geçtiğiniz ara yolların bir dizisidir.
29.15 örneğin bir grafik çizeyim, bir eksende basınç, diğeri eksende sıcaklık olsun.
29.25 başlangıç halim100 oC ve 5 bar .
29.36 son halim ise 50 oC ve 1 bar .
29.43 dolayısıyla gittiğim bu yolda iki basamak olabilir.
29.49 ilk başta basıncı sabit tutup sıcaklığı azaltırım, 50 oC ye gelince de sıcaklığı sabit tutup basıncı azaltırım.
29.59 burası benim ara halim olur.
30.10 bu işi herhangi farklı bir yoldan da yapabilirsiniz. Gideceğiniz yol sayısı sonsuzdur.
30.15 örneğin, içinde sonsuz sayıda denge hali olan sürekli bir yol izleyebilirim.
30.25 veya sıcaklık ve basıncı aynı anda azar azar düşürebilirim.
30.35 görüldüğü problem çözerken sistemin izlediği yol son derece önemli hale gelmektedir.
30.39 başlangıç halinden nihai hale nasıl geçerim.
30.44 başlangıç halini tanımlayın, son hali tanımlayın. Yolu tanımlayın. Bunları açıklığa kavuşturduktan sonra problemi çözmüşsünüz demektir.
30.53 bu problemleri çözmeye başlamadan önce her şeyin tam olarak tanımlandığından emin olmak için biraz çaba harcamalısınız.
31.03 izlenen yol hakkında biraz daha konulaşalım. Görüldüğü gibi burada yolu aşmak için iki farklı olasılık vardır.
31.08 önce yumuşak değişime bakalış.. bu yolu takip etmek için değişimimi her biri denge halinde olan sonsuz basamakta yapmalıyım.
31.18 elimde basınç altında bir piston olsun. Bu yavaaaaş yavaaaş genleşsin. Bu süreçte içindeki gaz hep dengede kalsın.
31.33 bu bir tersinir yoldur. Bu işlemi sıkıştırmak suretiyle geriye döndürebilirsiniz.
31.38 hiçbir sorun yok. Dolayısıyla elimde tersinir bir yol var.
31.45 veya gazımı alırım ve pistonu yavaaaş yavaş kaldırmak yerine, birden yukarı çekerim.
31.54 dolayısıyla son derece hızlı biçimde 5 bardan, 1 bar basınca düşerim.
32.01 peki içerideki gazıma neler oldu?
32.03 gazım son derece mutsuz bir kere.
32.05 çünkü denge halinde değil..
32.07 sistemin bir kısmı 1 bardayken bir kısmı 5 barda, hatta 0 barda bile olabilir.
32.14 çünkü çok hızlı bir şekilde değişim yaptım, bir vakum oluşturdum.
32.18 dolayısıyla artık sistemi tek bir hal değişkeniyle tanımlamak mümkün değil.
32.23 yol esnasında, eğer farklı farklı noktalar alırsam her birini farklı basınç ve sıcaklık için tanımlamam gerekir.
32.34 bu artık bir denge durumu değildir. Ve bu işlem tersinmez bir işlemdir… çünkü sistem son derece hızlı değiştiğinden bunu tekrar geriye döndürmek dışarıdan bir katkıyı gerektirir. Ve bunun için ilave sıcaklık veya ilave iş gerekir.
32.53 eğer sistemi tersinmez bir değişime maruz bırakıyorsunuz, epey bir enerjiyi boşa harcamışsınız demektir.
33.03 dolayısıyla ben size yolun tersinir mi tersinmez mi olduğunu söylemek zorundayım.
33.10 bu tersinmez yol, aynı zamanda zamanın yönünü de tanımlar.
33.15 tersinmez yol zaman içinde ancak tek bir yöne gidebilir.
33.20 örneğin, tebeşir tersinmez bir şekilde kırılır ve tekrar yerine koymak kolay değildir.
33.26 bunu yapmak için tebeşiri toz haline getirmek, sonra suda eritmek, bir kalıba koymak ve kurutup eski haline getirmek gerekir.
33.34 görüldüğü gibi geldiğiniz yoldan geri dönemezsiniz.
33.41 şimdi bu yolları tanımlayan bazı kelimeler üzerinde duralım, mesela adyabatik kelimesi.
33.46 bu konuyla epey aşina olacaksınız. Adyabatikin anlamı, sistemle çevre arasında hiç bir ısı aktarımının olmamasıdır.
33.52 sınırlar, ısı geçişini engeller. Aynı termos gibi. Termos içinde olan her şey adyabatik bir değişimdir çünkü termosun enerji açısından çevreyle hiçbir bağlantısı yoktur.
34.05 çünkü termos duvarından hiçbir ısı geçirmez.
34.08 mesela izobarik sabit basınç demektir.
34.11 burada üsteki çizilmiş kırmızı çizgi izobarik bir işlemdir.
34.18 izotermal sabit sıcaklık demektir. Bu kısımda izotermal bir işlemi göstermektedir.
34.23 bu yumuşak eğimli çizgide gösterilen yol, izobarik ve izotermal yolların toplamıdır.
34.42 sıfırıncı yasaya geçmeden sorunuz var mı?
34.47 tanımları hemen hemen bitirdik.
34.55 adyabatik, tersinir de olabilir olmayabilir de.
34.57 bunu bir sonraki derste göreceğiz.
35.01 başka soru var mı?
35.07 tersinmez ve tersinir sistemlerdeki sınır neye benzer?
35.11 yani bir şey nerdeyse tersinir, nerdeyse tersinmez olabilir mi?
35.14 olaylar Pratikte ya tersinirdir ya tersinmezdir. bu olay ölçünüzün ne kadar iyi olduğuna bağlıdır.
35.29 pratikte yine hiçbir şey tamamen tersinir değildir.. bu sizin ne kadar hassas ölçmek istediğinize bağlıdır.
35.42 sisteminizi nasıl tanımladığınız son derece önemlidir. Ancak neyi tersinir neyi tersinmez farzedeceğiniz açıkça belli olmalıdır.
35.57 Güğzel soruydu.
36.03 şimdi sıfırıncı yasaya geçebiliriz. 0. Yasa sıcaklığı tanımlar ve bir mantık yasasıdır.
36.14 eğer bir şey sıcaksa, sıcaklığı soğuk olan cisimden daha fazladır.
36.18 ancak bunları tanımlamak son derece önemlidir.
36.26 herkesin bildiği temel bilgi nedir. Herkez bilir ki bir sıcak cisim ve bir de soğuk cisim alırsak
36.37 ve bunları bir araya getirir ve temas ettirirsek, ısı sıcaktan soğuğa doğru akar.
36:54 kısaca temas durumunda ısı sıcaktan soğuğa akar. Bu bizim DNA mızda bile yazılı olan temel bir gerçektir.
37.00 ve nihai ürün sıcaklığın, soğukla sıcak arasında olan ılık cisimdir. Ve görüldüğü gibi ilk baştakilerden farklı bir denge haline erişilmiştir.
37.27 peki nerden biliyorsunuz ısının A dan B ye aktığını
37.38 pratik olarak söylemek gerekirse ısı arttıkça değişen bir özelliğe ihtiyacımız vardır.
37.43 örneğin, eğer A bir metalse, onun iletkenliğini ölçebilirsini<.
37.52 veya direncini ölçebilirsiniz<. A dan ısı B ye doğru akarken, A nın direnci değişir.
38.00 veya bir renk değişimi olabilir. Elinizde sıcaklığı değişen bir madde varsa .
38.09 A nın rengi değiştikçe ısı akışı olduğunu anlarız.
38.13 veya ısı B ye aktıkça B nin rengi değişir.
38.16 dolayısıyla elimizde ısının aktığını gösteren bir özellik olmalıdır.
38.23 eğer elimizde 3 tane cisim varsa, A, B ve C
38.30 bunları bir araya getirdiğimizde, A en sıcak, B orta sıcak ve C de en soğuk olsun
38.41 bunları birbiriyle temas ettirdiğinizde direk olarak ısının bu şekilde akacağını düşünebilirsiniz.
38.57 ancak olan olay bu değildir.
39.01 olacak şey ısının A dan C ye, A dan B ye ve B den C ye akacağıdır.
39.07 bunu biliyoruz.
39.10 eğer ilk çevrim mümkün olsaydı bu sürekli çalışan bir makine olurdu.,
39.18 ve termodinamiğin 2. Kjanunu çiğnenmiş olurdu.
39.18 böyle bir şey olamaz.
39.22 ısının bu şekilde aktığı deneysel bir gözlemdir.
39.27 bu termodinamiğin 0. Kanunudur. Son derece basittir.
39.36 0.yasa eğer A ve B termal dengedeyse
39.46 yani aralarında ısı akışı yoksa
39.51 ve bu B ve C de termal dengedeyse,
40.00 A ve C de termal dengede olur.
40.04 A ile B arasında bir ısı akışı yoksa, B ve C ile de bir ısı akışı yoksa A ve C arasında da bir ısı akışı olamaz.
40.15 termal dengede olmaları yüzünden bu iki oku silersek, bu üçüncü ok da mevcut olamaz. Çünkü hepsi aynı sıcaklıktadır. Eğer iki nesne aynı sıcaklıktaysa başka bir nesne de aynı sıcaklıktaysa her üçü de aynı sıcaklıktadır.
40.34 sanki biraz aptalca geliyor.
40.37 ancak bu son derece önemlidir çünkü bu bize bir termometre ve sıcaklık tanımı yapmamıza olanak verir.
40.44 bu durumda B benim termometrem olabilir .
40.51 elimizde iki tane cisim olsun. Biri Madagaskar da biri Boston da. Sonra bu iki cisim acaba aynı sıcaklıkta mıdır?
41.02 bunu yapmak için üçüncü bir nesne olan B yi alıp madagaskara gitmek ve oradaki cisimle temasa getirip ısı akışı olmadığını göstermek gerekir.
41.15 sonra bunu yalıtmak, bostona geri dönmek ve B yi C ile temasa geçirmek ve aralarında ısı alış verişi olmadığını göstermek gerekir.
41.23 işte bu durumda A ile C nin aynı sıcaklıkta olduğunu söyleyebilirim.
41.26 kısaca B benim termometrem olup A ile C nin aynı sıcaklıkta olup olmadığını söylemektedir. Dolayısyla B nin ısı alışverişiyle değişen bir özelliği olmalıdır.
41.35 bu özellik, renk direnç, hacim olabilir.
41.41 yani sıcaklık, bu özellikte değişim yapmalıdır.
41.44 ve bu değişim belli bir şekilde olmalıdır.
41.52 0. Kanun bize bir termometre kullanmak suretiyle sıcaklık kavramını tanımlamamızı ve onu nasıl ölçebileceğimizi gösterir.
42.09 şu ana kadar yaptıklarımızı özetlersek elimizde maddelerin termal dengede olduğunu gösteren bir cisme ihtiyacınız var.
42.21 Su, alkol, civa veya bir parça metal gibi bir cisim olabilir ihtiyacınız olan bir cisim.
42.38 Bu cisim ısı akışına bağlı olarak değişen bir özelliğe sahip olmalıdır .. bu özellik aynen cıvalı termometrede olduğu gibi hacım olabilir..veya termoçiftte olduğu gibi direnç olabilir .. basınçta olabilir ..dolayısıyla elinizde ısı akışıyla değişen bir özellik var .. bu sze sıcaklığı verecek …dolayısıyla bir sıcaklık ölçeği tanımlamamız gerekiyor ..bunu için bazı referans noktalarına ihtiyacımız var ..
43.14 ancak bu şekilde “tamam bu sıcaklık 550 derece simith ya da herneyse “diyebiliriz.. dolayısıyla maddenin belli hallerine karşılık gelen noktalar belirliyoruz ve bunlara referans noktaları diyoruz ..örneğin suyun donması ve kaynaması ..burada bir ölçekleme sistemi seçmelisiniz bir halde örneğin suyun donma noktasında okuduğunuz değeri başka bir halde örneğin suyun kaynama noktasında okuduğumuz değere bağlayabilmek için ..bunun için doğrusal bir ölçek seçebilirsiniz kuadratik bir ölçek seçebilirsiniz,..ama birini seçmeniz gerek.. ancak bu kolay bir iş değil ..termodinamiğin ilk yılları olan 1800lere giderseniz yüzlerce farklı sıcaklık ölçeği mevcuttu …herkezin favori bir sıcaklık ölçeği vardı ..bizim en aşina olduğumuz ölçek kullanılan maddenin cıva, özelliğin cıvanın hacmi , referans noktalarının suyun donma ve kaynama noktaları olduğu celcius ölçeği..daha sonra Kelvin ölçeğini de göreceğiz …
44.21 Fahreinheit ölçeği ilginç bir ölçektir ..şu anda dünyada fahreiheit ölçeğini kullanan sadece iki ülke var Amerika ve Jamaika..Bay Fahreinheit , Daniel Gabriel Fahreinheit bir alman alet yapıcısı idi ..bu ölçeği bulmadan önce bir rumour ölçeği ödünç alıyor ..Rumour bir Danimarkalı …suyun donma noktasını 7,5 rumour olarak tanımlıyor ..22,5 derece rumour ise kanın sıcaklığı..tanımı böyle ..iki madde kan ve su …iki referans noktası suyn donması ve insan vücudunda ki kanın sıcaklığı …ikisi arasındaki değişim doğrusal ..fakat ilgili sayılar ilginç 7,5 ve 22,5 ..neden 7,5’u suyun donma noktası olarak seçmiş ? çünkü danimarkada sıcaklığın 0 derecenin altına düşemeyeceğini sandığından bunun yeter derecede yüksek bir rakam olduğunu düşünmüş…. İşte bu sebepten 7,5’u seçmiş.. niye olmasınki ? .. danimarkadaki sıcaklığı ölçmek için negatif bir rakam kullanmak istememiş
..fahreinheit 7,5 değerinin biraz saçma olduğunu düşündü ..22,5 epey anlamsız …sonra her şeyi dörtle çarptı .. 7,5 çarpı dört eşittir otuz bu suyun donma derecesi .. 22,5 çarpı dösrt 100,5 gbi bir şey 92 hayır 90 gibi bir şey.. daha sonra anlaşılması mümkün olmayan bir sebepten dolayı bunu 16/15 le çarptı ve bu şekilde suyun donma noktası için 32 değerini buldu ..ve 96 derecede onun sözleri ile sağlıklı bir kişinin ağzındaki veya koltuk altındaki sıcaklık idi ..ne mükemmel bir sıcaklık ölçeği dimi .. 96 derece vucut sıcaklığı ise su 212’de kaynıyordu ..tabiki deneysel şartları pek o kadar mükemmel değildi muhtemelen bu 96 dereceyi bulduğunda da ateşi vardı ..referans noktası olarak aldığı sağlıklı insanın sıcaklığı 96 değil 98,6 .. herneyse Fahreiheit ölçeği böyle ortaya çıktı ..pekala gelecek hafta çok daha iyi bir ölçekten bahsedeceğiz.. ideal gaz termometresi ve Kelvin ölçeği..