Termodinamik durum
| Termodinamik |
|---|
 |
Termodinamikte, sistemin termodinamik durumu, durum fonksiyonları olarak bilinen uygun değişken değerleriyle tam olarak tanımlanabilir. Termodinamik değişkenlerinin değerleri bir sistem için bir kere belirlendiğinde, termodinamiğin bütün özelliklerinin değerleri eşsiz bir şekilde belirlenmiş olur. Genellikle, termodinamik durum termodinamik dengenin biri olarak varsayılır. Yani, bu durum bir sistemin sadece belli bir süredeki durumu değil, durum süresiz uzunlukta aynı ve değişmezdir.
Termodinamik idealleştirilmiş şekilcilik kurar, bu da termodinamik sistemin şartları olarak özetlenebilir. Termodinamik durum temel ya da birincil amaç ya da şekilcilik nosyon arasındadır ki onların varlıkları kavramdan ayrılmış ya da birleştirilmiş olmasındansa resmi olarak kabul edilmiştir.[1][2][3]
Termodinamik sistem basit bir fiziksel sistem değildir.[4] Aksine genelde birçok belirsiz farklı alternatif sistemler içerir, çünkü genelde fiziksel sistem termodinamiğin tanımında bahsedilenden çok daha fazla sayıda mikroskobik karakter barındırır. Termodinamik sistem makroskobik bir konudur ve mikroskobik detayları termodinamik tanımında açıkça dikkate alınmamıştır. durum değişkenlerinin sayısı sisteme bağlı termodinamik durumu belirmek için gereklidir ve çoğunlukla deneylerde bilinmez; genelde deneysel kanıtlarda bulunur. Sayı genelde iki ya da ikiden fazladır ve birkaç düzineden fazla değildir. Durum değişkenlerinin sayısı deneylerle tespit edilmiş olmasına rağmen belirli uygun tanımlarda kullanılmak üzere bırakılan seçenekler vardır; bahsi geçen termodinamik durum birçok farklı furum değişkeni seçeneğiyle tanımlanmış olabilir. Seçim genelde sistem için değerlendirilmiş termodinamik işlemle alakalı çevre ve duvarların özelliklerine göre yapılır. Örneğin, eğer ısı transferi yapmak üzere bir sistem düşünülüyorsa, sistemin duvarları ısı geçirgen olmalı ve duvarlar sistemle bitişik olmalı.[5][6]
Denge termodinamiği için, sistemin termodinamik durumunda içerik dahili denge termodinamiğidir, sıfır akışkan miktarı ve sistem ve çevre arası dahilidir. Planck içim, sistemin termodinamik durumunun birincil özelliği tek faz içermesidir ki dışarıdan maruz kalınan güç alanını yokluğundaki yerel benzerliklerdir.[7] Dengede olmayan termodinamikler için bazı makroskobik değerleri de durum değerleriyle beraber tanımlamak için belirlenmiş uygun takımdır, örneğin sıfır olmayan bir sıcaklık düşüşü termodinamik dengede bir kalkış belirler. Bunun gibi dengede olmayan durum değişkenleri bazı sıfır olmayan sıvılar sistemde ya da sistem ve çevre arasında meydana gelebilir.[8]
Durum fonksiyonları
[değiştir | kaynağı değiştir]Sistemin termodinamik durumunu tanımlayan termodinamik değişkenler dışında, sistem, durum fonksiyonları ve durum değişkenleri, termodinamik değişkenler, durum özellikleri ya da durumun fonksiyonları olarak da adlandırılan özelliklerle nitelenmiştir. Orijinal durum değişkenlerinin tanımlandığı gibi bu özelliklerde termodinamik durum tarafından eşsiz olarak tanımlanmıştır. Bilinen termodinamik durumun başındaki bölüm termodinamik işlem olarak bilinir ve genelde sistem ve çevre arasındaki madde veya enerji transferidir. Herhangi termodinamik işlemde, ara durum geçiş sırasında ne olursa olsun, her termodinamik durum değişkeni değerindeki toplam şahsi değişim sadece başlangıç ve son durumlara bağlıdır. İdeal sürekli ya da yarı durağan işlem için sonsuz küçük artan değişikliklerdeki bu değerler tam türevdir. Birlikte, işlem boyunca artan değişiklikler ve ilk ve son durumlar işlemi idealleştirerek tamamen tanımlanmıştır.
En genel özetlenmiş basit örnek şudur ki, ideal gaz, termodinamik değişkenler bu dört değişkenden herhangi üç olabilir: Mol sayısı, basınç, sıcaklık ve hacim. Yani termodinamik durum üç boyutlu uzayda yayılabilir. Kalan değişken iç enerji ve entropiye olduğu gibi bu üç değişkenin durum fonksiyonlarında temsil edilir. Durum fonksiyonları termodinamik kanunlarında bahsedilen evrensel sabitlere uyar ve somut sistemin oluştuğu maddenin özelliklerini yerine getirir.
Çeşitli termodinamik grafikler, termodinamik durumlar arasındaki geçişleri göstermesi için geliştirildi.
Denge durumu
[değiştir | kaynağı değiştir]Doğadaki fiziksel sistemler, neredeyse her zaman dinamik ve karmaşıktır, lakin birçoğu durumda makroskobik fiziksel sistemler ideal durumlara yakınlığa dayalı bağımlı tanımlardır. Bu ideal durumlardan biri de sabit denge durumudur. Böyle bir durum klasik ya da denge termodinamiğinin temel amacıdır ki termodinamik durum olarak adlandırılır. Birçok gözleme göre, dış çevreyle bağlantısı kesilmiş sistemlerdeki termodinamik varsayımlar eşsiz sabit denge durumuna yaklaşacaklar. Farklı fiziksel değişkenlere göre birçok farklı denge çeşidi vardır ve ilişkili bütün denge çeşitlerinin durumları eşzamanlı olarak tamamlanırken sistem termodinamik denge ulaşmaya çalışır.
- Isıl denge: Sistem içerisindeki sıcaklık aynıyken sistem ısıl dengededir.
- Mekanik denge: Eğer belirtilen sistemin bütün noktalarında basınçta hiçbir değişiklik ve maddede hiçbir hareketlilik yoksa, sistem mekanik dengededir.
- Faz dengesi: Her bir faz için kütle zamanla değişmeyen bir değere ulaşıyorsa faz dengesi gerçekleşir.
- kimyasal denge: Kimyasal dengede, sistemin kimyasal bileşimleri sabittirler ve zamanla değişmezler.
Kaynakça
[değiştir | kaynağı değiştir]- ^ Callen, H.B. (1960/1985), p. 13.
- ^ Carathéodory, C. (1909).
- ^ Marsland, R. III, Brown, H.R., Valente, G. (2015).
- ^ Jaynes, E.T. (1965), p. 397.
- ^ Prigogine, I., Defay, R. (1950/1954), p. 1.
- ^ Zemanksy, M.W., Dittman, R.H. (1937/1981), p. 6.
- ^ Planck, M., (1923/1927), p. 3.
- ^ Eu, B.C. (2002).
Bibliyografi
[değiştir | kaynağı değiştir]- Bailyn, M. (1994). A Survey of Thermodynamics, American Institute of Physics Press, New York, ISBN 0-88318-797-3.
- Cengel, Yunus; Michael A. Boels (2011). Thermodynamics An Engineering Approach. New York, NY: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-352932-5.
- Callen, H.B. (1960/1985). Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, (1st edition 1960) 2nd edition 1985, Wiley, New York, ISBN 0-471-86256-8.
- Carathéodory, C. (1909). "Untersuchungen über die Grundlagen der Thermodynamik". Mathematische Annalen 67: 355–386. doi:10.1007/BF01450409. A translation may be found here. A mostly reliable translation is to be found at Kestin, J. (1976). The Second Law of Thermodynamics, Dowden, Hutchinson & Ross, Stroudsburg PA.
- Eu, B.C. (2002). Generalized Thermodynamics. The Thermodynamics of Irreversible Processes and Generalized Hydrodynamics, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, ISBN 1-4020-0788-4.
- Jaynes, E. T. (1965). Gibbs vs. Boltzmann entropies, Am. J. Phys., 33: 391–398.
- Modell, Michael; Robert C. Reid (1974). Thermodynamics and Its Applications. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. ISBN 0-13-914861-2.
- Marsland, R. III, Brown, H.R., Valente, G. (2015). Time and irreversibility in axiomatic thermodynamics, Am. J. Phys., 83(7): 628–634.
- Planck, M., (1923/1927). Treatise on Thermodynamics, translated by A. Ogg, third English edition, Longmans, Green and Co., London.
- Prigogine, I., Defay, R. (1950/1954). Chemical Thermodynamics, Longmans, Green & Co, London.
- Tisza, L. (1966). Generalized Thermodynamics, M.I. T. Press, Cambridge MA.
- Zemanksy, M.W., Dittman, R. H. (1937/1981). Heat and Thermodynamics. An Intermediate Textbook, sixth edition, McGraw-Hill Book Company, New York, ISNM 0-07-072808-9.
