Soğutma

Genel Termodinamik Bilgileri

soğutmanın temelini oluşturmaktadır. Tüm soğutma kanunlar, soğutma hesaplamarı, soğutma çevrimleri termodinamik üzerine kuruludur. Termodinamiği basitçe açıklamaya çalışalım.

Termodinamik, (Yunancada: thermos:ısı ve dynamic:enerji). Bazı Türkçe kaynaklarda ısıl devingi olarak da geçer. Enerji, ısı, iş, entropi ve ekserji gibi fiziksel kavramlarla ilgilenen bilim dalı. Termodinamik yasalarının istatistiksel mekanikten türetilebileceği gösterilmiştir. Termodinamik her ne kadar sistemlerin madde ve/veya enerji alış-verişiyle ilgilense de, bu işlemlerin hızıyla ilgilenmez. Bundan dolayı aslında termodinamik denilirken, denge termodinamiği kastedilir. Bu yüzden termodinamiğin ana kavramlarından biri “quasi-statik” (yarı-durağan) adı verilen, idealize edilmiş “sonsuz yavaşlıkta” olaylardır. Zamana bağlı termodinamik olaylarla, denge halinde olmayan termodinamik ilgilenir.

Termodinamik yasaları çok genel bir geçerliliğe sahiptirler ve karşılıklı etkileşimlerin ayrıntılarına veya incelenen sistemin özelliklerine bağlı olarak değişmezler. Yani bir sistemin sadece madde veya enerji giriş-çıkışı bilinse dahi bu sisteme uygulanabilirler.

Bu değişkenler genellikle sistemin ya kendisini, ya da çevre koşulları tarif etmek için kullanılır. En çok kullanılanlar ve simgeleri şunlardır:

Mekanik değişkenler:

  • Basınç: P
  • Hacim: V
İstatistiksel değişkenler:

  • Sıcaklık: T
  • Entropi (düzensizlik): S

Mekanik değişkenler, temel klasik veya parçacık fiziği tanımlarıyla tarif edilebilirken, istatistiksel değişkenler sadece istatistiksel mekanik tanımlarıyla anlaşılabilir.

Termodinamiğin çoğu uygulamasında, bir ya da daha çok değişken sabit tutulurken, diğer değişkenlerin bunlara göre nasıl değiştiği incelenir ve bu da sistemin matematiksel olarak (n sabit tutulmayan değişkenlerin sayısı olmak üzere) n boyutlu bir uzay olarak tarif edilebileceği anlamına gelir. İstatistiksel mekaniği fizik yasalarıyla birleştirerek, bu değişkenleri birbirleri cinsinden ifade edecek “durum denklemleri” yazılabilir. Bunların en basit ve en önemli olanlarından biri ise ideal gaz yasasıdır.

Pcdot V = ncdot Rcdot T  ( Lisede Paran Varmı NuReTtin şeklinde esprili olarak öğretilir. )

Bu denklemde R evrensel gaz sabiti‘dir. Ayrıca istatistiksel mekanik terimleriyle bu denklem şöyle yazılır:

Pcdot V = Ncdot kcdot T

Bu denklemde de k Boltzmann sabiti‘dir.

 ermodinamik değişkenler vasıtasıyla dört tane termodinamik potansiyel tanımlanabilir:

Sistemin İç Enerjisi E:, dE = Tcdot dS - Pcdot dV,
Helmholtz Serbest Enerjisi A:, dA = - Scdot dT - Pcdot dV,
Gibbs Serbest Enerjisi G:, dG = -Scdot dT + Vcdot dP,
Entalpi H:, dH = Tcdot dS + Vcdot dP,

Entalpi,özel bir fonksiyondur.Basınç sabit olduğu zaman bize ısıyı verir. Bu dört potansiyelin diferansiyel denklemlerini ve zincirleme türev kuralını kullanarak bu dört potansiyel, değişkenler ve birbirleri cinsinden yazılabilir:

 

E = H - Pcdot V = A + Tcdot S
A = E - Tcdot S = G - Pcdot V
G = A + Pcdot V = H - Tcdot S
H = G + Tcdot S = E + Pcdot V

 Temel Termodinamik kanunları için tıklayınız.

 

Daha Fazla Göster

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu