Termodinamiğin Hassas Noktası Entropi

Merhaba arkadaşlar öncelikle sizlere termodinamik entropisi hakkında bilgi vereceğim ve bir nebzede olsa termodinamiğin öneminden bahsedeceğim yazıma hoş geldiniz.

Pek çok arkadaşımız termodinamik dediğimizde önce bir irkilip sonradan içinden uzun bir lanet okuyacaktır ama her ne kadar zor gibi gelse de bu konu doğadaki olayları anlamamız açısından çok önemli bir konudur.

İlk bahsedeceğimiz konu entropi dediğimiz anlaşılması zor konulardan birisi bilindiği üzere doğada her şeyin bir ömrü vardır ve zamanla her şey için yaşlanma/tükenme durumunun olduğu bilinir ve bu konuda pek çok araştırma yapılmasına rağmen sebepleri çoğu zaman anlaşılamaz. Sonsuz ömrü olması beklenen bir atom bile uzun süreler sonra bozunuma uğrar. Bunu anlamak adına araştırma yapmış pek çok araştırmacı sonuç olarak entropi diye bir kavram geliştirmişlerdir. Bu kavram evrenin doğuşundan yok olması tahmin edilen uç noktalara kadar geçerlidir. Ve hatta evrenin en sonunda tamamen enerjiye dönüşeceği öngörüsüne de ayak uydurmuş bir kanundur. Fakat ilginçtir ki bu kanun %100 kesin denilemeyecek bir boyuttadır (bunun anlamını yeni geliştirilen %100 verimle uzay yolculuğunda kullanılabilecek motorlarda görmekteyiz). Peki nedir bu entropi?

Aslında en temel anlamda entropi demek düzensizlik demektir. Bu kavram tamamen serbestlikle alakalı gibi görünüyor. Öyle ki atomların birbirine etkisi sonucu entropi nin azaldığı ve enerji arttıkça entropi nin arttığı biliniyor. Bunun sebebi ise atomların veya moleküllerin birbiri üzerine uyguladığı çekim kuvveti denilmekte. Bu kuvvet arttıkça atomun serbest hareket etme kabiliyeti düşmekte ve bulunabileceği yer kolay saptanabilmektedir. Gibbs kanununda fark edileceği üzere sistem içerisindeki atomların davranışlarına göre entropi değişmektedir. Buna örnek olarak birbiri ile çekim kuvveti açısından çekim kuvveti fazla olan iki sıvının birleşim sonucu entropi si verilebilir. Bu serbestlikteki düşüş bize daha kararlı bir yapının varlığını gösterecektir. Bu duruma örnek kristal yapıdaki metallerdir. Bir metalin sıvı veya gazlara göre kararlı yapıda olması bu çekim kuvvetlerine bağlıdır. Bu da bize entropi nin düzenle ne kadar alakalı olduğunu göstermektedir.

Entropi mutlak sıfır dediğimiz -273 oC de sadece sıfır değerine ulaşır. Bu durumu sağlacayacak evrende herhangi bir kaynak yoktur. Işığı yutan karadelikler bile bu kanundan kaçamayacak kadar sıcaçtırlar. Bunun sebebi ise o sıcaklık değerinde herhangi bir maddenin titreşmemesi ve enerjisinin sıfıra inmesi anlamına gelir. Bu sıcaklık değeri %100 kesin değildir. Bununla birlikte değişik türden maddelerin soğutulmaları sonucu açığa çıkan eğrilerin uçlarının tek bir noktaya odaklanması görüldüğünden tahmini olarak söylenmektedir. Dünya veyahut ta evren üzerinde hiçbir alet sıcaklığı -273.15 oC değerine düşüremez.

Gelelim entropi’yi nasıl hissedeceğimize. Çoğu zaman duyuyorsunuzdur, sonsuz döngü kuran makineler ile ilgili bazen video kayıtları bazen de haberler dolaşmaktadır. Bu kanunun söylediği ise o cihazların neden sürekli haberlerini görüp te onunla enerji üretilemediğini açıklar nitelikte. Bazı insanlar inatla ben sınırsız enerji buldum şu kadar süre döndü bu kadar süre çalıştı bunu geliştirebiliriz demesi sizi aldatmasın özellikle manyetik güçle sonsuz çalışan bir cihaz yapılamaz sebebi ise başta entropi olmak üzere o cihaz yapılırken harcanan enerjiden daha fazlasını oluşturmasının olanaksız olmasından kaynaklıdır. Bu hem entropiye hemde termodinamiğin 1. Kanununa aykırıdır. Bu ise başka bir yazının konusu olacaktır. Baktığımızda dünya ve güneş sisteminde bile entropi nin hareketleri görülmektedir. Fakat burada dikkate değer bir unsur ise dünyanın kısmen tersinir yapısıdır. Dünya tek başına kendisine baktığımızda ne enerji alışı nede enerji verişi olmadığı görülmektedir. Fakat asıl durumda dünya sürekli olarak uzaya enerjisini kaybetmektedir. Bu çoğu zaman ışıma ile olurken çok az miktarda diğer yollarla meydana gelebilir. Peki neden bu kadar enerji kaybetmesine rağmen dünya soğuyup yok olmamaktadır. Bu noktada ise tahmin ettiğiniz gibi hayat kaynağı güneş devreye girmektedir. Güneş ise sürekli olarak dünya gezegeni üzerine enerji depolamaktadır. Bu enerji çıkan enerji ile dengeli olarak geldiğinden dünya yüzeyinin enerjisi ortalama yaşamın olmasını sağlar niteliktedir. Bu gibi sistemlere tersinir denilmesinin sebebi de budur. Yani dünya üzerinde enerji dengesinin hiç bozulmama durumunda dünya kısmen tersinir ortam olarak alınabilir. Her ne kadar dünyayı böyle görsek de içeriden baktığımızda hiçbir olay tersinir değildir. Yani dünya içerisinde bir ağacı kestiğimizde o ağaç artık yaşamayacaktır. Termodinamikte bu gibi durumlar belirlenirken öncelikle hangisinin kullanılması bizim için gereklidir kararının verilmesi gerekir.

Dipnot: Burada bahsettiğim diğer bir konu olan uzay yolculuğu motorları ise bu konuyla alakalı değil oradaki olayda kullanılan sistem farklıdır ve çalışma prensipleri hala araştırılmaktadır. Bu cihaz hakkında bilgi almak için Cannae motoru anahtar kelimesi ile googlede arama yapmanız yeterli.

Bilim, Teknoloji Ve Mühendislik
Muhammed Şahin
Muhammet Şahin
Malzeme Mühendisliği Öğrencisi

Leave a Reply

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

You may use these HTML tags and attributes:

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>