Termodinamik

Isı ve sıcaklık transferi arasındaki temel fark, bu terimlerin farklı kavramları ifade etmesidir. Isı, sıcaklık farkından dolayı sistemler arasında aktarılan enerjidir. Sıcaklık ise bir sistemdeki parçacıkların ortalama kinetik enerjisinin ölçüsüdür. Isı transferi ise üç farklı şekilde gerçekleşir: 1. İletim (kondüksiyon): Isının madde taneciklerinin birbirine çarpmasıyla yayılması. 2. Konveksiyon (taşınım): Sıvı ve gazlarda ısı transferinin hareketli akımlar yardımıyla gerçekleşmesi. 3. Işıma (radyasyon): Isının elektromanyetik dalgalar ile yayılması.

Konveksiyon, katı yüzey ile akışkan arasında gerçekleşen ısı transferinin bir çeşididir. Bu süreçte, akışkanın bir bölgesindeki iç enerjisi yüksek olan tanecikler, bütün olarak iç enerjisi daha düşük olan başka bir bölgeye doğru hareket eder. Konveksiyonun diğer örnekleri: - Kalorifer petekleri: Odadaki havayı ısıtır. - Sıcak hava balonları: Havanın ısıtılıp balonun içinde yükseltilmesiyle çalışır. - Atmosfer: Hava hareketleri, Güneş tarafından ısınan toprağın havayı ısıtmasıyla gerçekleşir.

Donma ve erime sırasında ısı alışverişi şu şekilde gerçekleşir: - Donma: Sıvı haldeki madde soğutulduğunda, moleküllerin kinetik enerjisi azalır ve hareketleri yavaşlar. - Erime: Katı haldeki madde ısı aldığında, moleküller daha hızlı titreşmeye başlar.

E.C.A. beyaz havlupanların ısıl kapasitesi, ΔT=50°C ve ΔT=60°C seçenekleri için farklılık göstermektedir: - ΔT=50°C için: 40 cm genişliğindeki havlupanlar 688 mm yüksekliğinde 219 kcal/h, 1700 mm yüksekliğinde ise 504 kcal/h ısı üretir. - ΔT=60°C için: aynı havlupanlar sırasıyla 277 kcal/h ve 639 kcal/h ısıl kapasiteye sahiptir. Isıtma kapasitesi, havlupanın boru sayısı ve su hacmine bağlı olarak da değişebilir.

Donmuş gıdaların oda sıcaklığında bekletildiğinde buzu erir bu olayda ısı alışverişi, erime süreci sırasında gerçekleşir. Açıklama: 1. Erime Süreci: Donmuş gıdalar, oda sıcaklığında bekletildiğinde ortamdan ısı alarak erime sürecine girer. 2. Enerji Transferi: Katı haldeki buzu sıvı hale geçerken ısı absorbe eder, yani enerjiyi alır. Sonuç olarak, donmuş gıdaların erimesi sırasında ısı, buzdan (soğuk olan) havaya (sıcak olan) doğru hareket eder.

Termodinamiğin üç yasası şunlardır: 1. Enerjinin Korunumu Yasası (Birinci Yasa): Enerji yoktan var edilemez, vardan yok edilemez. 2. Entropi Yasası (İkinci Yasa): Enerji, dıştan herhangi bir müdahale olmadığı sürece yüksek enerjiden düşük enerjiye doğru akar. 3. Mutlak Sıfırın Olanaksızlığı Yasası (Üçüncü Yasa): Bir sistemdeki entropi, mutlak sıfır sıcaklıkta (0 Kelvin, -273.15°C) sıfıra ulaşamaz.

Öz ısı (c) hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılır: Q = mcΔT. Burada: - Q, ısı enerjisi miktarını (joule veya kalori cinsinden) ifade eder; - m, maddenin kütlesini (gram cinsinden) temsil eder; - c, maddenin öz ısısını (J/g°C veya cal/g°C cinsinden) belirtir; - ΔT, maddenin sıcaklık değişimini (santigrat derece veya Kelvin cinsinden) gösterir. Öz ısının hesaplanmasında kalorimetre kullanılır; bu, çevreyle ısı alışverişini en aza indirmek için tasarlanmış yalıtımlı bir kaptır.

Endüstriyel soğutucular çeşitli türlere ayrılır ve her biri farklı endüstriyel ihtiyaçlara cevap verir: 1. Hava Soğutmalı Chiller Sistemleri. 2. Su Soğutmalı Chiller Sistemleri. 3. Absorpsiyonlu Soğutma Sistemleri. 4. Evaporatif Soğutma Sistemleri. 5. Doğalgazlı Soğutucular.

Evaporatör ve kondenser, soğutma sistemlerinde kullanılan iki farklı ısı değiştiricidir ve birbirlerine zıt işlemleri gerçekleştirirler. Evaporatör: - Sıvı haldeki soğutucu akışkanın girdiği ilk noktadır. - Bu sıvının sıcaklık kazanarak buharlaşmasını sağlar. - Buharlaşma sırasında soğutucu akışkanın molekülleri gaz haline geçer ve buharlaştırıcı soğutucunun yoğunluğu azalır. Kondenser: - Evaporatörde buharlaşarak gaz haline gelen soğutucu akışkanın tekrar sıvı hale dönüştürüldüğü bölümdür. - Genellikle bir fan yardımıyla soğutucu akışkanın sıcaklığını alarak soğutur ve yoğunlaştırır. - Sıvı haldeki soğutucu akışkanın tekrar kullanılmak üzere toplanmasını sağlar.

Termodinamik yasaları dört ana başlıkta toplanır: 1. Sıfırıncı Yasa: İki ayrı cismin bir üçüncü cisimle ısıl dengede olması durumunda, bu iki cismin de birbiriyle ısıl dengede olacağını ifade eder. 2. Birinci Yasa: Enerjinin korunumu yasasıdır ve enerjinin yok edilemeyeceğini, yoktan var edilemeyeceğini; sadece bir formdan başka bir forma dönüştürülebileceğini belirtir. 3. İkinci Yasa: Entropi kavramını tanımlar ve enerjinin tamamının faydalı işe çevrilemeyeceğini, bir kısmının sistemin içsel bütünlüğünü korumak için kullanıldığını ifade eder. 4. Üçüncü Yasa: Bir nesnenin sıcaklığını sonlu sayıda aşamada mutlak sıfıra indirmeyi olanaksız kılar.

Chiller, bir sıvıyı (genellikle suyu) soğutarak ortam sıcaklığını düşürür. Soğutma işlemi şu adımlarla gerçekleşir: 1. Kompresör: Soğutucu akışkanı sıkıştırarak basınç ve sıcaklık artışı sağlar. 2. Kondenser: Sıcak gaz halindeki akışkanın ısısını dış ortama aktararak sıvı hale gelmesini sağlar. 3. Genleşme valfi: Basıncı düşürerek sıvının daha düşük bir sıcaklıkta buharlaşmasını mümkün kılar. 4. Evaporatör: Soğutucu akışkanın, çevredeki sıcaklığı emerek gaz haline geçtiği bölümdür. Chiller sistemleri, enerji verimliliği sağlamak amacıyla tasarlanmış olup, çeşitli endüstriyel ve ticari alanlarda yaygın olarak kullanılır.

Entropiye göre evren, sürekli olarak düzensizliğini artırarak maksimum entropiye doğru ilerlemektedir. Bu, evrenin enerji dağılımının giderek daha homojen hale gelmesi ve kullanılabilir enerji miktarının azalması anlamına gelir.

Öz ısı ve sıcaklık aynı şeyler değildir. Öz ısı, bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C artırmak için gerekli olan ısı enerjisi miktarıdır. Sıcaklık ise, maddenin sahip olduğu taneciklerin ortalama kinetik enerjilerinin bir ölçüsüdür.

Ana ve plakalı eşanjör arasındaki temel farklar şunlardır: 1. Görev ve Yapı: Ana eşanjör, kombinin en önemli parçalarından biridir ve brülörden elde edilen ısıyı sistemin ısıtma veya kullanım suyu elemanlarına aktarır. 2. Malzeme: Ana eşanjörlerin üretiminde genellikle paslanmaz çelik ve alüminyum silisyum alaşımları kullanılırken, plakalı eşanjörlerde sadece paslanmaz çelik tercih edilir. 3. Bakım ve Sökme: Plakalı eşanjörler, sökülüp takılabilir yapıya sahiptir ve bakımı daha kolaydır. 4. Basınç Dayanımı: Plakalı eşanjörler, daha düşük basınçlara dayanıklıdır ve yüksek basınçlı uygulamalar için uygun olmayabilirler.

Frigo soğutma sistemi, sıcaklık kontrollü taşımacılıkta kullanılan özel bir soğutma sistemidir. Çalışma prensibi şu şekilde özetlenebilir: 1. Kompresör: Soğutucu gazı sıkıştırarak basıncını artırır ve sisteme enerji sağlar. 2. Yoğuşturucu: Sıkıştırılmış gazı soğutarak sıvı hale getirir. 3. Soğutucu Akışkan: Evaporatörden geçerek buharlaşır ve bu süreçte ortamdan ısı alarak taşıma kabini içindeki havayı soğutur. 4. Fanlar: Soğuk havanın eşit şekilde dağılmasını sağlar. Bu bileşenler, termostatlar tarafından kontrol edilerek belirli bir sıcaklıkta sabit kalınmasını sağlar.

Evaporasyon ve evaporatör arasındaki farklar şunlardır: 1. Evaporasyon: Sıvı maddenin ısıya maruz kalarak buharlaşması sürecidir. 2. Evaporatör: Evaporasyon işlemini gerçekleştiren cihaz veya sistemdir.

Radyal ve konvektör radyatörler arasındaki temel fark, ısı geçiş şekilleridir. Radyal radyatörler, ısıyı radyasyon yoluyla yayar, yani elektromanyetik dalgalar aracılığıyla bir yüzeye çarptığında ısıya dönüşür. Konvektör radyatörlerde ise ısı geçişi %95-98 gibi büyük bir oranda konveksiyonla gerçekleşir.

Termodinamiğin en önemli yasaları olarak kabul edilen iki yasa şunlardır: 1. Birinci Termodinamik Yasası: Enerjinin Korunumu Yasası. 2. İkinci Termodinamik Yasası: Entropi Yasası.

Soğutma çevriminde dört ana eleman bulunmaktadır: 1. Kompresör. 2. Kondanser (yoğuşturucu). 3. Genleşme valfi. 4. Evaporatör (buharlaştırıcı).

Termodinamik, bazı öğrenciler için en zor derslerden biri olarak kabul edilir. Bu durumun birkaç nedeni vardır: Soyut kavramlar: Termodinamik kavramlarının soyut yapısı, öğrencilerin bilişsel süreçlerini zorlaştırır. Matematiksel hesaplamalar: Ders, genellikle anlaşılması gereken karmaşık denklemler ve türevler içerir. Karmaşık tanıtım: Termodinamiğin yetersiz ve gereksiz yere karmaşık bir şekilde tanıtılması, öğrencilerin konuyu anlamasını güçleştirir. Ancak, termodinamiği öğrenmek için düzenli çalışma, temel prensipleri anlama çabası ve pratik yapma önemlidir.