Termodinamik

Isı sığasının bağlı olduğu değişkenler şunlardır: 1. Maddenin Doğası: Moleküler yapı ve serbestlik derecesi, ısı sığasını etkiler. 2. Maddenin Fazı: Katı, sıvı veya gaz halinde olması, ısı sığasını değiştirir. 3. Sıcaklık: Genel olarak, sıcaklık arttıkça ısı sığası da artar. 4. Basınç ve Hacim: Özellikle gazlar için, ısı sığası basınç ve hacme bağlı olarak değişebilir. 5. Diğer Faktörler: Hidrojen bağı, polarite ve çözünürlük gibi ek faktörler de ısı sığasını etkileyebilir.

Entropiyi artıran faktörler şunlardır: 1. Isı Transferi: İletim, konveksiyon veya radyasyon gibi sıcaklık gradyanı olduğunda, ısı sıcak bir cisimden soğuk bir cisime doğru hareket ederken entropi üretilir. 2. Sürtünme: Mekanik sistemlerde sürtünme, enerjinin ısı olarak yayılmasına yol açarak entropi oluşumuna katkıda bulunur. 3. Karıştırma: İki maddenin karışması, düzensizliğin artmasına ve dolayısıyla entropinin artmasına neden olur. 4. Kimyasal Reaksiyonlar: Reaksiyondan sonra moleküler düzenlemelerin rastgeleliğinin artması entropiyi yükseltir. 5. Hâl Değişimleri: Katıdan sıvıya veya sıvıdan gaza geçiş gibi hâl değişimleri entropiyi artırır.

Isı pompası, çevredeki düşük sıcaklıktaki enerjiyi (hava, su veya toprak) çekerek bir mekânın ısıtılması veya soğutulması için kullanan bir sistemdir. Çalışma prensibi dört ana aşamadan oluşur: 1. Isı Kaynağından Enerji Toplama: Isı pompası, dış ortamdaki enerjiyi bir soğutucu akışkan yardımıyla çeker. 2. Sıkıştırma: Toplanan enerji, kompresör yardımıyla sıkıştırılarak daha yüksek sıcaklığa ulaşır. 3. Isıyı Aktarma: Sıkıştırılan enerji, ısı değiştirici yardımıyla iç mekâna aktarılır ve mekânın ısıtılması için kullanılır. 4. Soğutucu Akışkanın Geri Dönüşümü: Kullanılan akışkan, tekrar düşük sıcaklığa getirilir ve çevrim baştan başlar. Isı pompaları, hava kaynaklı, toprak kaynaklı ve su kaynaklı gibi farklı türlere ayrılır.

Entropinin artması, termodinamiğin ikinci yasasına göre, evrendeki düzensizliğin veya kaosun artması anlamına gelir. Bu durum şu şekilde de açıklanabilir: - Enerji kalitesi ve verimliliği düşer: Enerji daha düşük kalitede olur ve dönüşüm süreçleri daha az verimli hale gelir. - Sistemdeki değişimler: İzole bir sistemde entropi zamanla artar, yani sistemdeki düzensizlik ve kaos zamanla daha da kötüleşir. - Denge durumu: Bir sistemin entropisi maksimum olduğunda, sistem termodinamik denge durumuna ulaşır ve daha fazla iş yapamaz hale gelir.

Öz ısı ve ısı sığası aynı şeyler değildir. Öz ısı, bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 derece artırmak için gerekli olan ısı miktarına denir. Isı sığası ise, bir maddenin sıcaklığını 1 derece değiştirmek için gerekli olan ısı miktarını ifade eder.

Isı ve ısı sığasını etkileyen faktörler şunlardır: 1. Maddenin Doğası: Moleküler yapı ve serbestlik derecesi, bir maddenin ısı sığasını belirleyen temel faktördür. 2. Maddenin Fazı: Katı, sıvı veya gaz halinde olması, ısı sığasını etkiler; genellikle katıların ısı sığası sıvılardan, sıvılarınki ise gazlardan daha düşüktür. 3. Sıcaklık: Maddenin sıcaklığı arttıkça, ısı sığası da artma eğilimindedir. 4. Basınç ve Hacim: Özellikle gazlar için, ısı sığası basınç ve hacme bağlı olarak değişebilir; sabit basınçta ısı sığası her zaman sabit hacimde ısı sığasından daha yüksektir. 5. Diğer Faktörler: Hidrojen bağı, polarite, çözünürlük gibi faktörler de ısı sığasını etkileyebilir.

Isı sığası, bir cismin sıcaklığını 1 derece artırmak için gerekli ısı miktarıdır. Birimi: SI birim sisteminde joule/kelvin (J/K) cinsinden ölçülür. Formülü: Isı sığası (C), maddenin öz ısı ve kütle değerlerinin çarpımına eşittir (C = m c).

Entropi, kısaca bir sistemdeki düzensizlik veya rastgelelik seviyesinin ölçüsü olarak tanımlanır.

1 m²'lik bir odaya yaklaşık 0,1 kW gücünde bir şömine uygundur.

Entropi ve hayat arasında şu şekilde bir ilişki vardır: 1. Termodinamiğin İkinci Yasası: Evren'deki toplam entropi her zaman artar ve hayat, bu artan entropiye karşı bir düzen sağlama çabası içindedir. 2. Evrim ve Kompleks Yapılar: Entropi, düşük entropi bölgelerinin yoğunlaşmasıyla galaksiler, yıldızlar ve yaşam gibi karmaşık kozmik yapıların ortaya çıkmasını sağlar. 3. İnsan Açısından: Entropi, insanın anlam arayışına da katkıda bulunur; düzensizliği düzenlemeye çalışarak hayatının amacını bulmaya çalışır.

Kalorimetre, ısının ölçülmesi ve hesaplanması için kullanılan bir cihazdır. Çeşitli alanlarda farklı amaçlarla kullanılır: 1. Kimya ve Fizik: Kimyasal reaksiyonların ısısını ve termodinamik deneyleri hesaplamak için kullanılır. 2. Enerji Değerlendirmesi: Binalarda veya endüstriyel tesislerde enerji tüketimini ve verimliliğini ölçmek için kullanılır. 3. Gıda Endüstrisi: Gıdaların enerji içeriğini belirlemek ve ısıtma süreçlerini analiz etmek için kullanılır. 4. Isıtma Sistemleri: Merkezi ısıtma sistemlerinde, her bir bağımsız birimin ne kadar yakıt tükettiğini hesaplamak için kullanılır.

Konveksiyon ve kondüksiyon, ısı transferinin farklı yöntemleridir. Konveksiyon, ısı transferinin madde içinde veya maddenin hareket ettiği bir akışkan içinde gerçekleştiği bir yöntemdir. Kondüksiyon ise ısı transferinin bir maddenin içinde veya farklı maddeler arasında temas yoluyla gerçekleştiği bir yöntemdir.

Gaz sabiti, ideal bir gazın basıncıyla (P) hacminin (V) çarpımının mutlak sıcaklığına (T) oranıdır. Sembolü "R"dir ve değeri 8,31435 joule/kelvin-mol olarak kabul edilir.

Boş odaların daha soğuk olmasının birkaç nedeni vardır: 1. Isı Farkı: Evdeki çeşitli kaynaklardan çıkan su buharı, soğuk duvarlarda yoğunlaşır ve bu da rutubete yol açar. 2. Yalıtım Eksikliği: Yetersiz yalıtım, ısıtma sisteminin tüm alanı yeterince ısıtamamasına neden olur. 3. Hava Sızdırmazlığı: Pencereler, kapılar ve duvarlardaki boşluklar, sıcak havanın dışarı çıkmasına ve soğuk havanın içeri girmesine izin verir.

Kondüksiyon, bir cismin içerisinde veya temasta bulunan iki cisim arasında, moleküllerin herhangi bir hareketi olmadan, molekülden moleküle ısının iletimidir.

Kinetik enerji, sürtünme ile ısı enerjisine dönüşür çünkü sürtünme kuvveti, hareket eden bir nesnenin yavaşlamasına veya durmasına neden olur. Bu süreçte, nesnenin sahip olduğu öteleme kinetik enerjisi, sürtünme nedeniyle başka enerji formlarına, en yaygın olarak ısı enerjisine dönüştürülür.

Isı transferini etkileyen faktörler şunlardır: 1. Isı Transferinin Tipi: Isı, iletim, taşınım ve ışınım yoluyla transfer edilir. 2. Isı Transferi Gerçekleşen Maddelerin Cinsi: Maddelerin iletkenlik özellikleri (örneğin, bakır, gümüş iyi iletkenken, tahta ve plastik daha az iletkendir) ısı transferini etkiler. 3. Isı Transferi Gerçekleşen Cisimlerin Geometrisi: Temas eden yüzeylerin artırılması ve kanatçıklı yapılar oluşturulması ısı transfer hızını artırır. 4. Sıcaklık Farkı: Sıcaklık farkı ne kadar büyükse, ısı transferi o kadar hızlı olur. 5. Çevresel Faktörler: Hava veya sıvı gibi çevresel faktörler, konveksiyon ve radyasyon yoluyla ısı transferini etkileyebilir.

Kule tipi soğutucuların soğutma kapasitesi, 45 W güce sahip olan UFO ATK-10 modelinde geniş hava akışı sayesinde etkili serinlik sağlar. Soğutma kulelerinin suyu yaş termometre sıcaklığına kadar soğutabileceği belirtilmiştir, bu da 3-4 °C civarında bir soğutma anlamına gelir.

Isı transferi üç ana yolla gerçekleşir: iletim (kondüksiyon), taşınım (konveksiyon) ve radyasyon (ışınım). 1. İletim (Kondüksiyon): Isı enerjisinin moleküller arasındaki doğrudan temas yoluyla aktarılmasıdır. 2. Taşınım (Konveksiyon): Katı bir yüzey ile ona bitişik hareket halindeki sıvı veya gaz arasında enerji aktarımıdır. 3. Radyasyon (Işınım): Elektromanyetik dalgalar (fotonlar) şeklinde maddeden yayılan enerjidir.