İçindekiler
Termodinamik Yasaları Nedir? – Termodinamik Nedir?
Termodinamik nedir? Termodinamik yasaları nelerdir? Bugün bu sorulara yanıt vermeye çalışacağız. Ama yazıyı okumadan önce biz amatör fizik severlerin anlaması gereken bir şey var ne kadar anlamaya çabalasakta bu konuyu anlayabilmek ve anlamlandırabilmek oldukça zor. Aslında oldukça basit bir şekilde açıklanabilecek yasaları mevcut, fakat işin içine girdikçe bazı şeyler bizim için fazla zor olabilir. O yüzden Arnold Sommerfeld’in şu sözünü hatırlamakta fayda var;
Termodinamik komik bir konudur. İlk defa öğrendiğinizde, ne olduğunu anlamazsınız bile. İkinci defa üzerinden geçtiğinizde, bir-iki nokta hariç anladığınızı düşünürsünüz. Üçüncü defa baktığınızda ise, anlamadığınızı bilirsiniz, ama o zamana kadar konuya alıştığınız için bu sizi o kadar rahatsız etmez.
Arnold SommerfeldFizikçi
Termodinamik, entropi ile yakından alakalı fakat bu yazımızda bundan bahsetmeyeceğiz zira termodinamiği ilk önce yalın olarak anlayabilmek lazım. İlk önce tarihine, ilk olarak ne zaman keşfedildiğine ve bu alandaki bazı önemli bilim insanlarına göz atacağız. Ardından termodinamik yasalarıyla konuyu anlamaya çalışacağız.
Fizik nedir? Adlı insanlık serüvenimizde de bu konuya zamanı gelince değineceğiz okumadıysanız, buradan ulaşabilirsiniz.
Termodinamik Nedir?
Termodinamik kısaca ısıyı, enerjiyi ve enerjinin hareketlerini inceleyen bilim dalıdır. Termodinamiğin bu denli önemli bir disiplin olmasının nedeni enerjidir. Enerji her maddede bulunan ve insanoğlunun sanayi devrimi ile daha yakından tanıdığı bir kavramdır. Termodinamiği anlayarak teknoloji olarak oldukça fazla ilerleme kat ettik, zira termodinamik yasalarını veya enerjiyi nasıl kullanacağımızı bilmeseydik hala atlar ile seyahat ediyor olurduk.
Biraz iş gücüne değinmiş olduk fakat termodinamik sadece bununla bağlantılı değil, evreni anlamamıza da olanak sağlayan bilim dalıdır. En temel yasalardan biri olmasının temel nedeni aslında budur görebildiğimiz her yerde veya göremediğimiz her yerde termodinamik yasalarınca bir şeyler olur. Eğer bir yerde enerji varsa ki her şeyde enerji olmak zorundadır çünkü var olan herhangi bir nesne enerji ile hareket eder ve iş devamlılığını sürdürür bu da termodinamik alanına zorunlu olarak girer.
Termodinamiğin Tarihi

Sadi Carnot, 1824 yılında yayınladığı “Ateşin devindirici gücü ve bu gücü açığa çıkaran makineler üzerine düşünceler” adlı makalesini yayınlamasıyla birlikte termodinamik üzerine çalışmalar resmen başlamış olarak kabul edilir. Onun bu düşünceleri ondan sonra gelen bu bilim dalını anlamak adına yapılan çalışmalar ile dünyayı bambaşka bir yere çevirecektir.
Makalenin adından anlaşılacağı üzere Sadi Carnot’un makalesini yazmasından önce buharlı makineler oldukça gündemde ve her geçen bu alanda çalışmalar yapılıyordu. Fakat ilk kez Sadi Carnot bu makinelere farklı bir gözle bakmaya çalıştı. Onun bu düşüncesi ondan sonraki yıllarda her şeyin domino etkisi yaratarak gelişmesine yol açtı.
Fakat bu çalışmalar hala tam olarak adlandırılamıyordu hala bir isme ihtiyacı vardı. 1854 yılında devreye fizikçi Lord Kelvin yani William Thomson girdi. “Isının Dinamik Teorisi Üzerine” adlı makalesinde ilk kez termodinamik kelimesini kullandı.
1854 yılından sonra yapılan çalışmalar ile termodinamiğin farklı çalışma alanları keşfedildi.
Sadi Carnot Kimdir? başlıklı yazımıza buradan ulaşabilir ve konu hakkında detaylı bilgi alabilirsiniz.
Termodinamik Yasaları
Herkesin bildiği üzere termodinamiğin 3 yasası vardır. Aslında bu yanlıştır, çünkü termodinamiğin 4 yasası vardır. Fakat birinci yasası, sıfırıncı yasadır. Bunun nedeni bu yasasın biraz temel bir yasa olmasından kaynaklanıyor. Aslında sıfırıncı yasayı yasadan saymak yerine temel bir bilgi olduğu için onu öyle olduğu gibi bırakmak istiyorlar, fakat daha sonradan anlaşılacağı üzere bunu termodinamik yasalarına eklemek istiyorlar. Bu yasanın temel bir yasa/kural olmasından dolayı dördüncü değil sıfırıncı olarak adlandırıyorlar.
Modern fiziğin temellerini atan ve hala büyük bir saygıyla anılan Max Planck Kimdir? adlı makalemize buradan ulaşabilirsiniz.
Sıfırıncı Yasa – Denge Yasası
Termodinamiğin en basit yasasıdır, açıklaması da oldukça basittir. Sıfırıncı yasa kısaca şöyle der;
“Eğer A ve B cisimleri, C sistemi ile ısıl dengede ise, birbirleriyle de ısıl dengededir.”
Biraz kafa karıştırıcı olabilir fakat korkmayın görseller ile durumu kolayca izah etmek mümkün.

Yukarıdaki görselde anlaşılacağı üzere iki cismin ısısı üçüncü bir cisim ile termal dengede ise birbirleriyle de termal dengededir.
Birinci Yasa – Enerjinin Korunumu
Termodinamiğin belki de en ünlü yasasıdır.
“Enerji varken yok, yoktan da var olamaz. Sadece form değiştirebilir.”
Bu yasayı daha önce duymuş fakat tam olarak ne anlattığını veya içeriğini çözememiş olabilirsiniz. Birinci yasa kısaca enerji sabittir, yok edilemez veya var edilemez sadece ama sadece form/hal değiştirebilir.
Bu yasaya verilebilecek en güzel örnek insandır. Yediğimiz yemekler ile enerji elde ederiz. Bu işlem ile enerji form değiştirir. Aldığımız bu enerji ile hareket eder ve enerjiyi tüketiriz. Spor yaparken terlememizin nedeni budur, vücudumuz ısındığında sıcaklığını dengeleyebilmek adına terleme işlemini gerçekleştirir. Terleme işlemiyle birlikte etrafa ısı veririz burada enerji, vücudumuza sağladığı hareket formundan çıkıp ısıya dönüşür.
İkinci Yasa – Entropi
Bu yasa bize şunu söyler.
“Isı daima sıcaktan soğuğa olacak şekilde ilerler.”
Burada anlatılmak istenilen olay oldukça basittir aslında. Yasa bize hiçbir şeyin soğuktan sıcağa akamayacağını her şeyin sıcaktan soğuğa bir şekilde ilerlediğini söyler. Aslında bu yasanın birden fazla alanda birden fazla tanımı bulunmaktadır. Kuantum mekaniği için farklı bir açıklaması dahi mevcuttur.
Termodinamik yasalarının evrenin en temel yasalarından olduğundan bahsetmiştik bu yüzden bu yasalar genel kapsayıcı olarak birden fazla açıklama getirtilebilir.
Bu yüzden biz bu yasanın diğer bir açıklamasına, en popüler olanın göz atalım;
“İzole bir sistemde entropi daima artmak zorundadır.”
Buradaki “İzole bir sistem” evrendir. Bunun tamını yapacak olursak dışarıdan herhangi bir kütle veya enerji girişi yok oluşan sistem biçimi yani evrenimiz. Buradaki ayrımı yapabilmekte fayda var evrenin içerisinde bulunan varlıklardan bahsetmiyoruz EVREN’den bahsediyoruz.
Bu yasa ile ilgili temelde 2 bildiri vardır bunlardan birisi Kelvin-Planck bildirisi;
“Bir ısı kaynağından ısı çekip eşit miktarda iş yapan ve başka hiçbir sonucu olmayan bir döngü elde etmek imkansızdır.”
Bir diğer bildiri ise Clausius Bildirisidir;
“Soğuk cisimden sıcak bir cisme ısı akışı dışında bir etkisi olmayan bir işlem elde etmek imkansızdır.”
İki bildirinin de temelde söylediği gibi enerji hiçbir şekilde tam olarak dönüştürülemez, enerjinin bir miktar kayba uğraması zorunludur.
Entropi hakkında detaylı bilgi almak için tıklayın.
Üçüncü Yasa – Mutlak Sıfır
Entropi ile yakından alakalı olan üçüncü yasamız bize şunu söyler;
“Bir cismin sıcaklığının ancak ve ancak mutlak sıfıra indirgenebilir.”
Buradaki mutlak sıfır yani -273.15° derecede entropi sabit, hareket ise yoktur kuantum ölçeğini baz almaz isek yoktur. Yani bu noktada -273° derecede herhangi bir hareketin varlığından bahsedemeyiz ve bu olay bize burada düzenin olduğundan ve entropinde sabite indirgendiğini gösterir.