‹çindekiler - Anadolu Üniversitesi

3. Ünite - Termodinami¤in II. ve III. Yasalar›
69
q q
∆SEvren
=
tr
+ ⎛ ‹zole edilmifl izotermal
tr
⎞
−
T ⎝⎜
T ⎠⎟ = 0 tersinir bir süreçte, sistemin
toplam entropisi s›f›ra
eflittir.
Tersinmez sistemlerde evrendeki entropi de¤iflimi hesaplan›rken, önce sistemin
tersinir oldu¤u düflünülerek sistemin entropi de¤iflimi, sonra da evrendeki entropi
de¤iflimi bulunur.
‹zotermal tersinmez sistemdeki bir gaz›n V 1 hacminden V 2 hacmine genleflmesini
düflünelim. Bu genleflme s›ras›nda al›nan ›s› q tz , ayn› koflullarda tersinir genleflmeye
göre q tr ’ den daha küçüktür (q tz 0
T ⎝⎜
T ⎠⎟
fleklinde ifade edilir.
‹zotermal tersinir bir süreçte evrenin entropi de¤iflimi s›f›ra eflit oldu¤u halde,
izotermal tersinmez bir süreçte evrenin entropisi s›f›rdan büyüktür.
Carnot Çevrimi
Entropinin de iç enerji ve entalpi gibi bir hal fonksiyonu oldu¤unu göstermek için
Nicolas L.S. Carnot 1824 y›l›nda, s›cakl›klar› birbirinden farkl› iki ›s› deposu kullanarak
›s›n›n bir k›sm›n› ifle dönüfltürmek için sürekli çal›flan bir makine gelifltirmifltir.
Böyle bir makinedeki bir çevrim sonunda, s›cak ›s› deposundan q 2 ›s›s› al›n›r
ve bu ›s›n›n bir k›sm› w ifline dönüfltürülürken, geri kalan q 1 ›s›s› so¤uk ›s› deposuna
aktar›l›r. Böylece s›cak ›s› deposu so¤urken, so¤uk ›s› deposu ›s›nmaya bafllar.
Makine ›s› depolar›n›n s›cakl›klar› eflit olana kadar çal›fl›r. Is›dan ifl üretmek için
çal›flt›r›lan bu makineye, ifl makinesi de denir.
Carnot çevrimi dört basamaktan oluflur. ‹kisi izotermal süreçleri ve di¤er ikisi
ise adyabatik süreçleri içerir. Carnot çevrimindeki her bir basamak tersinirdir. E¤er
böyle tersinir bir makineye d›flar›dan ifl yap›l›rsa, so¤uk depodan al›nan q 1 ›s›s›, s›-
cak ›s› deposuna q 2 ›s›s› olarak tafl›n›r. Carnot makinesi ile ters yönde çal›flan böyle
bir sisteme ›s› pompas› denir. S›cak ›s› deposunun bulundu¤u bir yerde bir ›s›t›-
c› özelli¤inde olan ›s› pompas›, so¤uk ›s› deposunun bulundu¤u yerde ise so¤utucu
özelli¤indedir. Bu prensibe göre çal›flan bir buzdolab›nda, dolab›n içi so¤urken
d›fl› ›s›nmaktad›r. D›flar›ya verilen ›s›, d›flar›dan al›nan elektriksel ifl ile so¤uk depodan
çekilen ›s›n›n toplam›na eflittir.
Is›n›n bir k›sm›n› ifle dönüfltürmek için tasarlanan çal›flmalar sonunda termodinami¤in
ikinci yasas› ortaya ç›km›flt›r. Bu yasaya göre;
• S›cakl›¤› her taraf›nda ayn› olan bir ›s› deposundan ›s› alarak bu ›s›yla, sürekli
çal›flan bir makine yap›lamaz. Böyle bir makinenin yap›labilmesi için
farkl› s›cakl›kta ikinci bir ›s› deposuna ihtiyaç vard›r.
• Makineden d›flar›ya yap›lan iflin mutlak de¤erinin, s›cak ›s› deposundan gelen
›s›n›n mutlak de¤erine oran›na verim denir ve ε ile gösterilir. Verim,
her zaman 1’den küçük de¤er al›r. Bu tan›mdan da anlafl›laca¤› gibi ›s›n›n
tümü ifle dönüflemez.
• Rudolf J.E. Clausius taraf›ndan yap›lan çal›flmaya göre; so¤uk bir ›s› deposundan,
s›cak ›s› deposuna ›s› aktar›m› sadece bir d›fl kaynaktan makineye
ifl yap›larak sa¤lan›r.
‹zole edilmifl izotermal
tersinmez bir süreçte
sistemin toplam entropisi
s›f›rdan büyüktür, yani
kendili¤inden gerçekleflen
olaylarda entropi artar.