Termodinamik

Zamanın akışının tek yönlü olmasının nedeni, termodinamiğin ikinci yasasında belirtilen entropinin artışıdır. Entropi, düzensizliğin veya rastgeleliğin bir ölçüsüdür ve kapalı bir sistemde zamanla artar. Ayrıca, Einstein'ın görelilik teorisi de zamanın tek yönlü akışını destekler; çünkü fizik yasaları, zamanda ileri ve geri hareketi matematiksel olarak eşit şekilde tanımlar, ancak doğada sadece ileri akış gözlemlenir.

Gibbs enerjisi ve entalpi arasındaki ilişki, bir kimyasal reaksiyonun kendiliğinden olup olmadığını belirlemek için kullanılır. Gibbs serbest enerjisi (G), entalpi (H) ve entropi (S) değişikliklerinin toplamıdır ve şu formülle ifade edilir: ΔG = ΔH - TΔS (T, Kelvin sıcaklık ölçeğine göre sıcaklığı temsil eder). Bu formüle göre: - Eğer ΔG < 0 ise, reaksiyon kendiliğinden gerçekleşir ve enerji açığa çıkar (ekzotermik). - Eğer ΔG > 0 ise, reaksiyon ters yönde kendiliğinden gerçekleşir ve başlangıçta enerji verilmesi gerekir (endotermik).

Kimya'da hidrasyon ısısı, susuz (anhidro) ve sulu (hidro) bileşikler arasındaki enerji farkını ifade eder.

Özısı ve sıcaklık ters orantılıdır. Özısı büyük olan bir maddede sıcaklık artışı daha az, özısı küçük olan bir maddede ise sıcaklık artışı daha fazla olur.

Evaporatörler, kondensere bağlanır çünkü bu bağlantı, soğutma sisteminin verimli çalışmasını sağlar. Evaporatör, iç mekandaki havadan ısıyı emerek soğutma işlemini gerçekleştirir.

Carnot teoremi, iki varsayıma dayanarak ispatlanır: 1. Hiçbir süreç, aynı sıcaklık rezervuarları arasında çalışan bir Carnot sürecinden daha verimli olamaz. 2. Aynı sıcaklık rezervuarları arasında çalışan tüm tersinir motorlar aynı verime sahiptir.

Soğutma sisteminin ana görevi, belirli bir ortamın veya nesnenin sıcaklığını düşürerek uygun bir soğukluk derecesini korumaktır.

Isı ve kütle transferi, farklı nesneler veya sistemler arasında termal enerjinin ve maddenin taşınması süreçlerini ifade eder. Isı transferi üç ana mekanizma aracılığıyla gerçekleşir: 1. İletim: Doğrudan temas halindeki maddeler arasında ısı enerjisinin moleküler titreşim yoluyla aktarılmasıdır. 2. Konveksiyon: Sıvı veya gaz taneciklerinin hareket ederek ısıyı taşımasıdır. 3. Işıma: Elektromanyetik dalgalar aracılığıyla ısının boşlukta bile yayılabilmesidir. Kütle transferi ise, soğutucu akışkanın konum değiştirmesi sırasında sıvı veya gaz halde olmasından kaynaklanan olaylardır.

Faz ve bileşen farklı kavramlardır. Faz, bir sistemin homojen fiziksel ve kimyasal özellikler gösteren parçası olarak tanımlanır. Bileşen ise bir alaşımı oluşturan kimyasal elementlere verilen addır.

Saf maddelerin termokimyasal verileri şunlardır: 1. Doyma Sıcaklığı (Tdoyma): Verilen bir basınçta saf maddenin faz değişimlerine başladığı sıcaklıktır. 2. Doyma Basıncı (Pdoyma): Verilen bir sıcaklıkta, saf maddenin faz değişimlerine başladığı basınçtır. 3. Gizli Isı: Faz değişimi süreci boyunca alınan veya verilen enerjinin miktarıdır. 4. Kritik Nokta: Doymuş sıvı ve doymuş buhar hallerinin aynı olduğu noktadır. 5. Üçlü Nokta: Katı, sıvı ve gaz fazlarının aynı anda dengede bulunduğu noktadır. Bu veriler, saf maddelerin termodinamik özelliklerini anlamak ve izlemek için kullanılır.

Genişleme vanası, soğutma sistemlerinde soğutucu akışkanın basıncını istenilen buharlaştırıcı basıncına düşürmeye yarayan sistem elemanıdır. Bu vananın görevleri şunlardır: - Kompresörde sıkıştırılan soğutucu akışkanın yoğuşturucuda ısı vererek sıvı hale geldikten sonra basıncını düşürmek; - Soğutma sisteminin yük gereksinimine göre, soğutucu akışkanın akışını başlatmak, durdurmak ve modüle etmek.

Gibbs enerjisinin negatif olması, reaksiyonun veya sürecin spontane olduğunu ifade eder.

Termodinamiğin anatomiye katkıları şunlardır: 1. Enerji Dönüşümü: Termodinamik, enerji dönüşümü ve iş yapma süreçlerini inceler, bu da biyolojik sistemlerin enerji kullanımını anlamada önemlidir. 2. Biyolojik Termodinamik: Canlı organizmaların enerji dönüşümleri ve metabolik reaksiyonları, termodinamiğin birinci ve ikinci yasalarına göre açıklanır. 3. Düzen ve Entropi: Termodinamik, vücut ısısı düzenlemesi ve hücrelerin düzenli yapısını koruma gibi süreçlerde entropi kavramını kullanarak istikrar ve istikrarsızlığı analiz eder. 4. Moleküler Motorlar: Brown cırcırları gibi termodinamik sistemler, moleküler motorların işleyişini anlamak için kullanılır ve bu da biyolojik fonksiyonlar için gereklidir.

Sıcaklıkla ilgili bazı sorular şunlardır: 1. İç enerji nedir? Bir maddenin atom ve moleküllerinin toplam kinetik ve potansiyel enerjisidir. 2. Isı nedir? Farklı sıcaklıklardaki iki cisim arasında aktarılan enerjidir. 3. Sıcaklık, neyin bir ölçüsüdür? Maddenin moleküllerinin ortalama kinetik enerjisinin ölçüsüdür. 4. Bir cismin sıcaklığı artarsa, iç enerjisi nasıl değişir? Cismin iç enerjisi de artar. 5. İki madde arasında sıcaklık farkı olduğunda, ısı hangi yönde aktarılır? Isı, her zaman sıcak maddeden soğuk maddeye doğru aktarılır. 6. Özgül ısı nedir? Maddenin 1 gramının sıcaklığını 1°C değiştirmek için gereken ısı miktarıdır. 7. Faz değişimlerinde sıcaklık sabit kalırken iç enerji nasıl değişir? İç enerji, faz değişimlerinde artar.

İç enerji, bir termodinamik sistemi oluşturan tüm taneciklerin sahip olduğu kinetik, potansiyel ve çekirdek enerjilerinin toplamına verilen isimdir. Diğer bir tanımlamaya göre ise iç enerji, maddeyi meydana getiren moleküllerin titreşimlerinden kaynaklanan kinetik enerjileri ve potansiyel enerjilerinin toplamıdır.

Artık ısı, genellikle enerji dönüşüm süreçleri sırasında oluşur. Artık ısının bazı oluşum nedenleri: Endüstriyel süreçler. Taşıtlar. Elektronik cihazlar. İnsan faaliyetleri. Enerji üretim santralleri.

Hal değişimi sırasında sıcaklık sabit kalır. Bu durum, maddeye ısı verilmesi veya ısının alınması sonucu moleküller arası bağların koparılması veya oluşturulması için enerji harcandığı için gerçekleşir.

Kiralık su kulesi, ısınan suyun doğal buharlaşma yoluyla soğutulmasına dayanarak çalışır. Çalışma prensibi şu şekildedir: 1. Sıcak su kulenin tepesinden püskürtülerek veya dağıtılarak aşağı doğru akar. 2. Aynı anda bir fan veya doğal hava akımı sayesinde hava yukarı doğru hareket eder. 3. Su damlacıkları havayla temas ettiğinde, bir miktar su buharlaşır ve bu buharlaşma, kalan suyun sıcaklığını düşürür. 4. Soğutulmuş su daha sonra toplanır ve tekrar kullanılmak üzere sisteme geri gönderilir. Bu döngü sürekli olarak devam eder ve sistemin sürekli soğutulmasını sağlar.

Mutlak sıcaklığın alt sınırı, 0 Kelvin (K) veya -273,15 °C olarak kabul edilir.

Termodinamik kazanların temel parçaları şunlardır: 1. Sirkülasyon Pompası: Üç hız kademesine sahip, ıslak rotorlu ve sessiz çalışan bir pompadır. 2. Yakıt Ayarı: Kumanda panosu üzerindeki düğmeler aracılığıyla yapılır. 3. Elektronik Kumanda Paneli: Kazanın hassas ve verimli çalışmasını sağlar, yakıt tasarrufu ve uzun ömür sunar. 4. Emniyet Sistemleri: Kazan suyu sıcaklığı, limit termostat ve sirkülasyon pompası ile kontrol edilir. 5. Baca Klapesi: Yakıt tasarrufunu artırmak için yüksek çekişli bacalarda kullanılır. 6. Yanma Odası (Külhan): Yakıtın yandığı bölümdür.