Termodinamik

Isı pompası, ısıtma, soğutma ve sıcak su sağlamak için ortamdaki doğal ısıyı alıp daha yüksek bir sıcaklık ve basınca dönüştürerek başka bir ortama aktaran bir cihazdır: 1. Buharlaştırma: Ortamdan alınan düşük sıcaklıktaki ısı, ısı pompasına monte edilmiş bir eşanjörde (evaporatör) soğutucu akışkanı buharlaştırır. 2. Gaz Sıkıştırma: Buhar halindeki soğutucu akışkan bir kompresör tarafından sıkıştırılarak sıcaklığı ve basıncı yükseltilir. 3. Yoğuşma: Yüksek sıcaklık ve basınçtaki gaz, başka bir eşanjörde (kondenser) soğutulur, ısıyı ısıtma ve sıcak su devrelerine aktarır ve sıvılaşır. 4. Genişleme: Soğutucu akışkan genleşme valfinde basıncı düşürülerek sıcaklığı tekrar düşer ve devre başa döner. Isı pompaları, transfer ettikleri enerjiyi havadan, topraktan veya sudan sağlar.

Entropinin artması, bir sistemdeki düzensizlik ve rastgeleliğin artması anlamına gelir. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, evrenin toplam entropisi ya sabit kalır ya da artar. Bazı örnekler: Masanızın durumu: Dağınık bir masa, düzenli hale göre daha yüksek entropiye sahiptir. Sıcak ve soğuk suyun karışması: Sıcak ve soğuk su birbirine karıştığında, her iki şişede de aynı sıcaklık elde edilir. Kırık bir bardağın kendiliğinden birleşmemesi: Kırık bir bardak, 1 milyon yıl beklese de kendiliğinden eski haline dönemez.

Hayır, öz ısı ve ısı sığası aynı şey değildir. Öz ısı (c), bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C (veya 1 K) değiştirmek için gereken ısı miktarıdır. Isı sığası (C), bir maddenin tamamının sıcaklığını 1 °C (veya 1 K) değiştirmek için gereken ısı miktarıdır.

Hayır, öz ısı ve ısı sığası aynı şey değildir. Öz ısı (c), bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C (veya 1 K) değiştirmek için gereken ısı miktarıdır. Isı sığası (C), bir maddenin tamamının sıcaklığını 1 °C (veya 1 K) değiştirmek için gereken ısı miktarıdır.

Isı ve ısı sığasını etkileyen faktörler: Isı: Sıcaklık farkı: Isı, sıcaklık farkı nedeniyle bir maddeden diğerine enerji akışı olarak tanımlanır. Madde miktarı: Bir maddenin sıcaklığını değiştirmek için gereken ısı miktarı, kütlesine bağlıdır. Isı sığası: Madde cinsi: Isı sığası, maddenin öz ısısı ile kütlesinin çarpımına eşittir. Madde miktarı: Maddenin kütlesi arttıkça ısı sığası da artar.

Isı sığası, bir maddenin tamamının sıcaklığını 1 °C (veya 1 K) artırmak için gereken ısı miktarıdır. Isı sığası, öz ısı ile kütlenin çarpımına eşittir ve genellikle C sembolü ile gösterilir. Isı sığası, maddenin ayırt edici bir özelliği değildir; maddenin kütlesi arttıkça ısı sığası da artar.

Entropi ve hayat arasındaki ilişki şu şekilde açıklanabilir: Evrende entropi artışı. Yaşam ve düzen. Gaia hipotezi. İnsan beyni ve entropi.

Kalodimetra, ısının ölçülmesi ve hesaplanması için kullanılan bir cihazdır. Kullanım alanları: Kimya ve fizik: Kimyasal reaksiyonların ısısını ve termodinamik deneyleri hesaplamak için kullanılır. Enerji değerlendirmesi: Binalarda veya endüstriyel tesislerde enerji tüketimini ve verimliliğini ölçmek için kullanılır. Gıda endüstrisi: Gıdaların enerji içeriğini belirlemek ve ısıtma süreçlerini analiz etmek için kullanılır. Isıtma sistemleri: Merkezi ısıtma sistemlerinde, her bir bağımsız birimin ne kadar yakıt tükettiğini hesaplamak için kullanılır.

Konveksiyon (taşınım) ve kondüksiyon (iletim) arasındaki temel fark, ısı enerjisinin taşınma şeklindedir. Kondüksiyon (iletim), ısı enerjisinin moleküller arasındaki doğrudan temas yoluyla aktarılmasıdır. Konveksiyon (taşınım), sıvıların veya gazların hareketi yoluyla ısının taşınmasıdır.

Gaz sabiti (R), ideal gaz yasasında (PV = nRT) kullanılan ve farklı birim sistemlerine göre değişen bir orantı sabitidir. SI birim sisteminde gaz sabiti: 8,31446261815324 J/K⋅mol değerindedir. Diğer birim sistemlerinde bazı değerleri: 0,082057366080960 lt⋅atm/K⋅mol; 62,363598221529 lt⋅Torr/K⋅mol; 1,985875279009 BTU.lb/mol.R. Gaz sabiti, aynı zamanda molar gaz sabiti, evrensel gaz sabiti olarak da adlandırılır.

Boş odaların daha soğuk olmasının birkaç nedeni vardır: Isı yalıtımı eksikliği. Pencerelerden ve kapılardan gelen soğuk hava. Yetersiz ısıtma sistemi. Odayı daha sıcak tutmak için pencerelerin ve kapıların izolasyonunu güçlendirmek, kalın halılar veya ısı yalıtımlı yer kaplamaları kullanmak ve termostatlı radyatör vanaları ile her odanın sıcaklığını ayrı ayarlamak önerilir.

Kondüksiyon (iletim), ısının bir cisimden başka bir cisme doğrudan iletimidir. Kondüksiyon gerçekleşmesi durumunda ısı kaybının ortaya çıkacağı söylenebilir. Kondüksiyon, şu faktörlere bağlıdır: sıcaklık eğimi; enine malzeme kesiti; hareket yolunun uzunluğu; malzemenin özellikleri. Kondüksiyon, en fazla ısı kaybedilecek potansiyel en uç durum olan soğuk suya girildiğinde meydana gelir. Kondüksiyon, evde yemek pişirme, ütü yapma ya da sıcak bir fincanın elde ısı hissi oluşturması gibi pek çok durumda gözlemlenir. Kondüksiyon, mühendislikten günlük yaşama kadar birçok alanda faydalı bir ısı transfer yöntemidir. Kondüksiyon, şu alanlarda kullanılır: enerji verimliliği; ısı yalıtımı; elektronik cihazların soğutulması. Kondüksiyon, sadece katı maddelerde meydana gelir. Kondüksiyonla meydana gelen ısı kaybını önlemenin tek yolu izolasyondur.

Isı transferi çeşitleri: İletim (kondüksiyon). Taşınım (konveksiyon). Işınım (radyasyon).

Yoğuşmada ısı verilir. Yoğuşma, gaz halde bulunan bir maddenin ısı vererek sıvı hale geçmesi olayıdır.

Yoğuşmada ısı verilir. Yoğuşma, gaz halde bulunan bir maddenin ısı vererek sıvı hale geçmesi olayıdır.

Sonsuz enerji için bir makine mümkün değildir, çünkü bu, termodinamiğin temel yasalarıyla çelişir. Sonsuz enerji makinesi (erke dönergeci), harici bir enerji kaynağı olmaksızın sonsuz iş yapabileceğine inanılan, hipotetik bir makinedir. Bazı örnekler: Brady'nin motoru. Bedini motoru. Devridaim makineleri.

Soğutucu sistemlerin çalışma prensibi, kullanılan türe göre değişiklik gösterebilir: Hava soğutucular: Su buharlaşırken etrafındaki ısıyı alır ve bu sayede ortamın sıcaklığı düşer. Soğutma sistemleri (örneğin, buzdolapları): Bu sistemler, buhar sıkıştırma çevrimine dayanır. Soğutucu sistemlerin temel bileşenleri genellikle şu unsurları içerir: Kompresör: Sistemdeki soğutucu akışkanın dolaşımını sağlar. Kondenser: Soğutucu akışkanın gaz halden sıvı hale geçtiği ve ısının dış ortama transfer edildiği bileşendir. Evaporatör: Isının ortamdan çekildiği ve soğutma işleminin gerçekleştiği bölümdür. Genleşme valfi: Soğutucu akışkanın basıncını düşürerek evaporatörde ısıyı çekmesini sağlar.

Termodinamiğin dört temel yasası şunlardır: 1. Sıfırıncı yasa. 2. Birinci yasa. 3. İkinci yasa. 4. Üçüncü yasa.

Termodinamiğin günlük hayatta kullanım alanlarından bazıları şunlardır: Isıtma ve soğutma sistemleri. Enerji üretimi. Ev aletleri. İklim kontrolü. Gıda ve ilaç sektörü. Denizaltılar.

Entropiyi artıran faktörler: Isı geçişi: Bir sistemdeki ısı artışı, entropiyi artırır. Kütle akışı: Kütle akışı, enerji ve entropinin taşınmasına neden olur. Tersinmezlikler: Sürtünme, hızlı genişleme veya sıkıştırma gibi tersinmez olaylar entropiyi artırır. Moleküler düzensizlik: Bir maddenin erime veya buharlaşma gibi durumlarda moleküler düzensizliği artar, bu da entropiyi artırır. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, izole bir sistem içinde kendiliğinden gerçekleşen hiçbir olay entropiyi azaltamaz.