Is? ve so?utma makineleri. Carnot ?evrimi ve verimlili?i. Termodinami?in ikinci yasas?. Carnot d?ng?s?. Entropi. Artan entropi yasas?

Bilindi?i gibi termodinami?in birinci yasas?, termodinamik s?re?lerde enerjinin korunumu yasas?n? yans?t?r ancak s?re?lerin y?n? hakk?nda fikir vermez. Ayr?ca birinci yasaya ayk?r? olmayacak bir?ok termodinamik s?re? de ortaya ??karabilirsiniz, ancak ger?ekte bu t?r s?re?ler yoktur. Termodinami?in ikinci yasas?n?n (yasas?n?n) varl???, belirli bir s?recin olas?l???n? belirleme ihtiyac?ndan kaynaklanmaktad?r. Bu yasa termodinamik s?re?lerin ak?? y?n?n? belirler. Termodinami?in ikinci yasas?n? form?le ederken entropi ve Clausius e?itsizli?i kavramlar?n? kullan?rlar. Bu durumda termodinami?in ikinci yasas?, e?er s?re? tersinmez ise kapal? bir sistemin entropisinin b?y?me yasas? olarak form?le edilir.

Termodinami?in ikinci yasas?n?n ifadeleri

Kapal? bir sistemde bir s?re? meydana gelirse bu sistemin entropisi azalmaz. Bir form?l bi?iminde termodinami?in ikinci yasas? ?u ?ekilde yaz?l?r:

burada S entropidir; L, sistemin bir durumdan di?erine ge?ti?i yoldur.

Termodinami?in ikinci yasas?n?n bu form?lasyonunda, s?z konusu sistemin kapal? olmas? gerekti?ine dikkat edilmelidir. A??k bir sistemde entropi herhangi bir ?ekilde davranabilir (azabilir, artabilir veya sabit kalabilir). Kapal? bir sistemde tersinir s?re?ler s?ras?nda entropinin de?i?medi?ini unutmay?n.

Geri d?n??? olmayan s?re?ler s?ras?nda kapal? bir sistemdeki entropinin artmas?, termodinamik sistemin daha d???k olas?l??a sahip durumlardan daha y?ksek olas?l??a sahip durumlara ge?i?idir. ?nl? Boltzmann form?l? termodinami?in ikinci yasas?n?n istatistiksel bir yorumunu verir:

burada k Boltzmann sabitidir; w - termodinamik olas?l?k (g?z ?n?nde bulundurulan sistemin makro durumunun ger?ekle?tirilebilece?i yollar?n say?s?). Dolay?s?yla termodinami?in ikinci yasas?, termodinamik bir sistemi olu?turan molek?llerin termal (kaotik) hareket modellerinin tan?m?yla ili?kili istatistiksel bir yasad?r.

Termodinami?in ikinci yasas?n?n di?er form?lasyonlar?

Termodinami?in ikinci yasas?n?n ba?ka form?lasyonlar? da vard?r:

1) Kelvin'in form?lasyonu: Sonucu yaln?zca ?s?t?c?dan al?nan ?s?n?n i?e d?n??t?r?lmesi olacak dairesel bir i?lem olu?turmak imkans?zd?r. Termodinami?in ikinci yasas?n?n bu form?lasyonundan, ikinci t?rden bir s?rekli hareket makinesi yaratman?n imkans?z oldu?u sonucuna var?yorlar. Bu, periyodik olarak ?al??an bir ?s? motorunun bir ?s?t?c?ya, bir ?al??ma ak??kan?na ve bir buzdolab?na sahip olmas? gerekti?i anlam?na gelir. Bu durumda ideal bir ?s? motorunun verimi Carnot ?evriminin veriminden daha b?y?k olamaz:

?s?t?c? s?cakl??? nerede; — buzdolab? s?cakl???; ( title="QuickLaTeX.com taraf?ndan olu?turulmu?tur)" height="15" width="65" style="vertical-align: -3px;">).!}

2) Clausius'un form?lasyonu: Daha d???k s?cakl?ktaki bir cisimden daha y?ksek s?cakl?ktaki bir cisme yaln?zca ?s? transferinin ger?ekle?ece?i bir d?ng?sel s?re? olu?turmak imkans?zd?r.

Termodinami?in ikinci yasas?, enerji aktar?m?n?n iki bi?imi (i? ve ?s?) aras?ndaki temel farka dikkat ?eker. Bu yasadan, bir b?t?n olarak v?cudun d?zenli hareketinden, v?cut molek?llerinin ve d?? ortam?n kaotik hareketine ge?i?in geri d?nd?r?lemez bir s?re? oldu?u anla??lmaktad?r. Bu durumda d?zenli hareket, ek (telafi edici) i?lemler olmadan kaotik hale gelebilir. Oysa d?zensiz hareketten d?zenli harekete ge?i?e telafi edici bir s?recin e?lik etmesi gerekir.

Problem ??zme ?rnekleri

?RNEK 1

Egzersiz yapmak “Evrenin Is? ?l?m?” sorununun ?z? nedir? Bu sorun neden savunulamaz?
??z?m Bu sorun 19. y?zy?lda form?le edildi. Evreni kapal? bir sistem olarak kabul edersek ve termodinami?in ikinci yasas?n? ona uygulamaya ?al???rsak, Clausius hipotezine g?re Evrenin entropisi belirli bir maksimuma ula?acakt?r. Yani bir s?re sonra t?m hareket bi?imleri termal harekete d?n??ecektir. S?cakl??? y?ksek olan cisimlerden gelen ?s?n?n tamam?, s?cakl??? daha d???k olan cisimlere gidecek, yani Evrendeki t?m cisimlerin s?cakl?klar? e?itlenecektir. Evren termal denge durumuna gelecek, t?m s?re?ler duracak - buna Evrenin termal ?l?m? denir. Evrenin termal ?l?m?yle ilgili bu ifadedeki hata, termodinami?in ikinci yasas?n?n a??k sistemlere uygulanamamas? ve Evrenin kapal? kabul edilmemesi gerekti?i ger?e?inde yatmaktad?r. ??nk? s?n?rs?zd?r ve sonsuz geli?imden olu?ur.

?RNEK 2

Egzersiz yapmak ?ekil 1'de g?sterilen ?evrimin verimlili?i nedir? S?re?te ideal bir gaz?n yer ald???n? (serbestlik derecesi say?s? i'dir) ve hacminin n kez de?i?ti?ini d???n?n.

??z?m ?ekil 1'de sunulan ?evrimin verimlili?i ?u ?ekilde bulunur:

sunulan ?evrimde ?al??ma ak??kan?n?n ?s?t?c?dan ald??? ?s? miktar? nerede. Adyabatik s?re?lerde ?s?n?n sa?lanmas? veya uzakla?t?r?lmas? yoktur; ?s?n?n yaln?zca 1-2. i?lemlerde sa?land??? ortaya ??kar. - 3-4 prosesinde gazdan uzakla?t?r?lan ?s? miktar?.

Termodinami?in birinci yasas?n? kullanarak, izokorik olan 1-2 s?recinde gaz?n ald??? ?s? miktar?n? buluruz:

??nk? bu s?re?te hacimde herhangi bir de?i?iklik olmaz. Gaz?n i? enerjisindeki de?i?imi ?u ?ekilde tan?mlayal?m:

Benzer ?ekilde, ?s?n?n uzakla?t?r?ld??? izokorik bir s?re? i?in ?unu elde ederiz:

Elde edilen sonucu (2.2 - 2.5) ifade (2.1) ile de?i?tirelim:

S?cakl?k farklar?n? bulmak i?in adyabatik denklemi kullan?yoruz ve ?ekil 1'i ele al?yoruz. ??lem 2-3 i?in ?unu yaz?yoruz:

Termodinami?in ikinci yasas?(Termodinami?in ikinci yasas?), bir termodinamik sistemin durumunun bir fonksiyonu olarak entropinin varl???n? belirler ve mutlak termodinamik s?cakl?k kavram?n?, yani “ikinci yasa entropi yasas?d?r” ve ?zelliklerini sunar. Yal?t?lm?? bir sistemde, entropi ya sabit kal?r ya da artar (dengesiz s?re?lerde), termodinamik dengeye ula??ld???nda maksimuma ula??r ( artan entropi kanunu). Literat?rde bulunan termodinami?in ikinci yasas?n?n ?e?itli form?lasyonlar?, artan entropinin genel yasas?n?n ?zel ifadeleridir.

Termodinami?in ikinci yasas?, termometrik bir ?zelli?in se?iminde ve onu ?l?me y?nteminde keyfili?e ba?l? olmayan rasyonel bir s?cakl?k ?l?e?i olu?turmam?za olanak tan?r.

Birinci ve ikinci ilkeler birlikte, bu iki ilkenin geli?mi? bir sonu?lar? sistemi olarak de?erlendirilebilecek fenomenolojik-termodinami?in temelini olu?turur. Ayn? zamanda, bir termodinamik sistemde birinci yasan?n izin verdi?i t?m s?re?lerden ikinci yasa, ger?ekte m?mk?n olanlar? belirlememize ve kendili?inden s?re?lerin ortaya ??k?? y?n?n?n yan? s?ra termodinamik sistemlerde denge kriterlerini belirlememize olanak tan?r.

Ansiklopedik YouTube

    1 / 5

    ? Is? m?hendisli?inin temelleri. Termodinami?in ikinci yasas?. Entropi. Nernst'in teoremi.

    ? TERMOD?NAM???N B?R?NC? VE ?K?NC? YASALARI

    ? Fizik. Termodinamik: Termodinami?in birinci yasas?. Foxford ?evrimi?i ??renim Merkezi

    ? Ders 5. Termodinami?in II yasas?. Entropi. Kimyasal denge

    ? Termodinami?in birinci yasas?. ?? enerji

    Altyaz?lar

Hikaye

Termodinami?in ikinci yasas?, ?s?n?n i?e d?n??t?r?lmesinin maksimum etkiyi sa?lad??? ko?ullar? belirleyen, ?s? motorlar?n?n ?al??ma teorisi olarak ortaya ??kt?. Termodinami?in ikinci yasas?n?n analizi, bu etkinin k???k b?y?kl???n?n - performans katsay?s? (verimlilik) - ?s? motorlar?n?n teknik kusuruyla de?il, k?s?tlamalar getiren bir enerji aktar?m y?ntemi olarak ?s?n?n ?zelli?iyle belirlendi?ini g?stermektedir. de?eri ?zerine. Is? motorlar?n?n ?al??mas?na ili?kin ilk teorik ?al??malar Frans?z m?hendis Sadi Carnot taraf?ndan yap?lm??t?r. Is? motorlar?n?n verimlili?inin termodinamik d?ng?ye ve ?al??ma ak??kan?n?n do?as?na ba?l? olmad???, tamamen harici kaynaklara (?s?t?c? ve buzdolab?) ba?l? olarak belirlendi?i sonucuna vard?. Carnot'un ?al??mas?, ?s? ve i?in e?itli?i ilkesinin ke?fedilmesinden ve enerjinin korunumu yasas?n?n genel olarak tan?nmas?ndan ?nce yaz?lm??t?r. Carnot vard??? sonu?lar? iki ?eli?kili temele dayand?rd?: K?sa s?rede bir kenara at?lan kalori teorisi ve hidrolik benzetme. Bir s?re sonra R. Clausius ve W. Thomson-Kelvin, Carnot teoremini enerjinin korunumu yasas?yla uzla?t?rd?lar ve ?u anda termodinami?in ikinci yasas?n?n i?eri?ini olu?turan ?eyin temelini att?lar.

Carnot teoremini do?rulamak ve ikinci yasay? daha da geli?tirmek i?in yeni bir postulat eklemek gerekiyordu.

Termodinami?in ikinci yasas?n?n varsay?m?n?n en yayg?n form?lasyonlar?

Clausius'un Post?lat? (1850):

Is?, daha so?uk bir cisimden daha s?cak bir cisme kendili?inden aktar?lamaz..

M. Planck taraf?ndan form?le edilen Thomson-Kelvin postulat? (1852):

T?m faaliyetleri a??rl?k kald?rmaya ve termal rezervuar? so?utmaya indirgenmi?, periyodik olarak ?al??an bir makine yapmak imkans?zd?r.

Makinenin ?al??ma s?kl???n?n belirtilmesi ?nemlidir, ??nk? bu m?mk?nd?r. dairesel olmayan s?re? bunun tek sonucu termal rezervuardan al?nan i? enerji nedeniyle i? ?retimi olacakt?r. Bu s?re? Thomson-Kelvin varsay?m?yla ?eli?mez ??nk? s?re? dairesel de?ildir ve bu nedenle makine periyodik olarak ?al??maz. Asl?nda Thomson'un varsay?m?, t?kenmez bir kaynaktan ?s? alarak s?rekli i? yapabilen ikinci t?rden bir s?rekli hareket makinesi yaratman?n imkans?zl???ndan bahsediyor. Ba?ka bir deyi?le, tek sonucu ?s?n?n telafisiz olarak i?e d?n??t?r?lmesi olan, yani ?s?n?n bir k?sm?n?n di?er cisimlere aktar?lmad??? ve dolay?s?yla i? elde etmek i?in geri d?n?lemez bir ?ekilde kaybedilmedi?i bir ?s? makinesinin ger?ekle?tirilmesi imkans?zd?r.

Clausius ve Thomson'un ?nermelerinin e?de?er oldu?unu kan?tlamak kolayd?r. Kan?t tam tersinden geliyor.

Clausius post?lat?n?n sa?lanmad???n? varsayal?m. Bir ?evrim s?ras?nda ?al??ma maddesi s?cak bir kaynaktan bir miktar ?s? alan bir ?s? motorunu ele alal?m. ? 1 (\displaystyle Q_(1)), so?uk kayna?a bir miktar ?s? verdi ve i? yapt?. Clausius'un varsay?m? varsay?m gere?i do?ru olmad???ndan, s?cak bir ?ekilde ?unu s?ylemek m?mk?nd?r: ? 2 (\displaystyle Q_(2))?evreyi de?i?tirmeden kapl?caya d?n?n. Sonu? olarak so?uk kayna??n durumu de?i?medi, s?cak kaynak ?al??ma maddesine verdi?i ?s? miktar?n? verdi. ? 2 - ? 1 (\displaystyle Q_(2)-Q_(1)) ve bu ?s? nedeniyle makine i?i yapt? A = Q 1 - Q 2 (\displaystyle A=Q_(1)-Q_(2)) Thomson'?n ?nermesiyle ?eli?en bir durum.

Clausius ve Thomson-Kelvin'in ?nermeleri herhangi bir olgunun olas?l???n?n reddi olarak form?le edilmi?tir; yasa??n varsay?mlar? olarak. Yasaklaman?n varsay?mlar?, entropinin varl??? ilkesini do?rulamak i?in i?eri?e ve modern gereksinimlere hi? uymuyor ve belirli bir y?n?n g?stergesini i?ermeleri gerekti?inden, entropinin artmas? ilkesini do?rulama g?revini tam olarak kar??lam?yor do?ada g?zlemlenen geri d?n??? olmayan olaylar?n ve bunlar?n z?t seyrinin olas?l???n? inkar etmemek.

  • Planck'?n varsay?m? (1926):

S?rt?nme yoluyla ?s? ?retimi geri d?nd?r?lemez.

Planck'?n varsay?m?, ?s?n?n tamamen i?e d?n??me olas?l???n?n reddedilmesiyle birlikte, i?in tamamen ?s?ya d?n??me olas?l??? hakk?nda bir ifade i?erir.

Klasik termodinami?in ikinci yasas?n?n modern form?lasyonu.

Termodinami?in ikinci yasas?, herhangi bir denge sisteminde belirli bir durum fonksiyonunun - entropinin varl??? ve izole ve adyabatik olarak izole edilmi? sistemlerde herhangi bir i?lem s?ras?nda azalmamas? hakk?nda bir ifadedir.

Ba?ka bir deyi?le termodinami?in ikinci kanunu birle?ik varolu? ilkesi ve entropinin artmas?.

Entropinin varl??? ilkesi klasik termodinami?in ikinci yasas?n?n, cisimlerin durumunun (termodinamik sistemler) - entropinin belirli bir fonksiyonunun varl???na ili?kin bir ifadesidir S (\displaystyle S) diferansiyeli toplam diferansiyel olan d S (\displaystyle dS) ve tersinir i?lemlerde d??ar?dan sa?lanan temel ?s? miktar?n?n oran? olarak tan?mlan?r. d Q arr * (\displaystyle \delta Q_(\text(dizi))^(*)) v?cudun (sistemin) mutlak s?cakl???na T (\displaystyle T):

D S arr = d Q arr * T (\displaystyle dS_(\text(arr))=(\frac (\delta Q_(\text(dizi))^(*))(T)))

Entropiyi art?rma ilkesi klasik termodinami?in ikinci yasas?n?n, izole edilmi? sistemlerin durumlar?ndaki t?m ger?ek de?i?im s?re?lerinde entropisindeki s?rekli art??a ili?kin bir ifadesidir. (?zole edilmi? sistemlerin durumunu de?i?tirmenin tersine ?evrilebilir s?re?lerinde entropileri de?i?mez).

D S yal?t?ml? >= 0 (\displaystyle dS_(\text(izole))\geq 0)

Klasik termodinami?in ikinci yasas?n?n matematiksel ifadesi:

D S = d Q * T >= 0 (\displaystyle dS=(\frac (\delta Q^(*))(T))\geq 0)

Entropinin istatistiksel tan?m?

?statistiksel fizikte entropi (S) (\displaystyle (S)) termodinamik sistem olas?l???n bir fonksiyonu olarak kabul edilir (W) (\displaystyle (W)) durumu (“Boltzmann ilkesi”).

S = k l n W , (\displaystyle S=klnW,)

Nerede k (\displaystyle k)- Boltzmann sabiti, W (\displaystyle W)- belirli bir makro durumu ger?ekle?tiren mikro durumlar?n say?s?na g?re belirlenen bir durumun termodinamik olas?l???.

Termodinami?in ikinci yasas?n? do?rulama y?ntemleri.

R. Clausius y?ntemi

Clausius, ikinci yasay? do?rularken, ?al??ma ak??kan? olarak ideal bir gaz? kullanan, mekanik olarak ba?lanm?? iki tersinir ?s? motorunun dairesel i?lemlerini inceler ve ideal gazlar i?in Carnot teoremini (tersinir bir Carnot d?ng?s?n?n verimlili?ine ili?kin bir ifade) kan?tlar. i = 1 - T 2 T 1 (\displaystyle \eta =1-(\frac (T_(2))(T_(1)))) ve ard?ndan Clausius integrali ad? verilen bir teoremi belirtir:

? d Q T = 0 (\displaystyle \oint (\frac (\delta Q)(T))=0)

Dairesel integralin e?itli?inden s?f?ra kadar olan integralin, baz? durum fonksiyonlar?n?n toplam diferansiyeli oldu?u sonucu ??kar - S (\displaystyle S) ve a?a??daki e?itlik, tersinir s?re?ler i?in entropinin varl??? ilkesinin matematiksel bir ifadesidir:

D S = d Q T (\displaystyle dS=(\frac (\delta Q)(T)))

Daha sonra Clausius, tersinir ve tersinmez makinelerin verim e?itsizli?ini kan?tl?yor ve sonu?ta yal?t?lm?? sistemlerin entropisinin azalmad??? sonucuna var?yor: Clausius kullan?larak termodinami?in ikinci yasas?n?n olu?turulmas?na ili?kin bir?ok itiraz ve yorum dile getirildi. Y?ntem. ??te bunlardan baz?lar?:

1. Clausius, ideal gazlar i?in tersinir Carnot ?evriminin verimlili?ini ifade ederek entropinin varl??? ilkesinin in?as?na ba?lar ve daha sonra bunu t?m tersinir ?evrimlere geni?letir. B?ylece Clausius, Clapeyron denklemine uyan ideal gazlar?n var olma olas?l???n? ?rt?l? olarak varsayar. P v = R T (\displaystyle Pv=RT) ve Joule yasas? u = sen (t) (\displaystyle u=u(t)) .

2. Carnot teoreminin gerek?esi hatal?d?r, ??nk? ispat ?emas?na fazladan bir ko?ul eklenmi?tir - daha geli?mi? bir tersinir makineye her zaman bir ?s? makinesi rol? atan?r. Ancak bir so?utma makinesinin daha m?kemmel bir makine oldu?unu kabul edersek ve Clausius'un aksi ?nermesi yerine, ?s?n?n daha s?cak bir cisimden daha so?uk bir cisime kendili?inden aktar?lamayaca?? y?n?ndeki aksi ifadeyi kabul edersek, o zaman Carnot teoremi de ayn? ?ekilde ispatlanm?? olacakt?r. . Dolay?s?yla sonu?, entropinin varl??? ilkesinin kendili?inden s?re?lerin y?n?ne ba?l? olmad???n? ve tersinmezlik varsay?m?n?n entropinin varl???n? kan?tlaman?n temeli olamayaca??n? ?ne s?r?yor.

3. Bir yasaklama varsay?m? olarak Clausius varsay?m?, do?ada g?zlemlenen geri d?n??? olmayan olaylar?n ortaya ??k?? y?n?n? karakterize eden a??k bir ifade de?ildir, ?zellikle de ?s?n?n daha s?cak bir cisimden daha so?uk bir cisme kendili?inden ge?i?i hakk?nda bir ifadedir, ??nk? ifade - ge?emiyorum ifadeye e?de?er de?il ?zerinden ge?er.

4. Geri d?n?lmezlik ilkesinin olas?l?ksal do?as? ve 1951'deki ke?fi hakk?nda istatistiksel fizi?in sonu?lar? ola?and??? (kuantum) sistemler Negatif mutlak s?cakl?klar, Kendili?inden ?s? transferinin ters y?nde oldu?u, ?s?n?n tamamen i?e d?n??ebildi?i ve i?in tamamen (kompanzasyonsuz) ?s?ya d?n??t?r?lemedi?i bu ortamda Clausius, Thomson-Kelvin ve Planck'?n temel varsay?mlar? sars?lm??, baz?lar? tamamen reddedilerek ve dayat?larak ba?kalar? ?zerinde ciddi k?s?tlamalar.

Schiller – Carath?odory y?ntemi

20. y?zy?lda N. Schiller, C. Carath?odory, T. Afanasyeva - Ehrenfest, A. Gukhman ve N.I. Belokon, termodinami?in ikinci yasas?n?n kan?tlanmas?nda yeni bir aksiyomatik y?n ortaya ??kt?. Entropinin varl??? ilkesinin do?ada g?zlemlenen ger?ek s?re?lerin y?n?nden ba??ms?z olarak kan?tlanabilece?i ortaya ??kt?; Helmholtz'un belirtti?i gibi, tersinmezlik ilkesinden hareketle mutlak s?cakl??? ve entropiyi belirlemek i?in ne dairesel s?re?leri dikkate almak ne de ideal gazlar?n varl???n? varsaymak gerekli de?ildir. 1909'da ?nde gelen Alman matematik?i Constantin Carath?odory, entropinin varl??? ilkesini ger?ek termodinamik sistemlerin durumlar?n? incelemenin bir sonucu olarak de?il, tersine ?evrilebilir ifadelerin matematiksel olarak de?erlendirilmesine dayanarak kan?tlad??? bir ?al??ma yay?nlad?. diferansiyel polinomlar (Pfaff formlar?) olarak ?s? transferi. Daha ?nce, y?zy?l?n ba??nda, N. Schiller benzer yap?lara geldi, ancak ?al??malar?, 1928'de T. Afanasyeva-Ehrenfest'e dikkat ?ekene kadar fark edilmedi.

Carath?odory'nin varsay?m? (adyabatik ula??lamazl?k varsay?m?).

Sistemin her denge durumunun yak?n?nda, tersinir bir adyabatik s?re? kullan?larak elde edilemeyen bu t?r durumlar m?mk?nd?r.

Carath?odory'nin teoremi ?unu belirtir: Pfaff diferansiyel polinomu, belirli bir noktan?n rastgele yak?n?nda, yol boyunca ard???k hareketlerle ula??lamayan ba?ka noktalar?n bulunmas? ?zelli?ine sahipse, o zaman bu polinomun ve denklemin integral b?lenleri vard?r. ? X ben d x ben = 0 (\displaystyle \sum X_(i)dx_(i)=0).

M. Planck, Carath?odory'nin y?ntemini ele?tirdi. Ona g?re Carath?odory'nin varsay?m? g?rsel ve a??k aksiyomlardan biri de?il: "??erdi?i ifade genel olarak do?al s?re?lere uygulanamaz... . Hi? kimse, herhangi bir belirli durumun t?m kom?u durumlar?n? adyabatik bir ?ekilde elde etme hedefiyle deneyler yapmad?.” Planck, Carath?odory sistemini, ?u varsay?ma dayanan kendi sistemiyle kar??la?t?r?yor: "S?rt?nme yoluyla ?s? olu?umu geri d?nd?r?lemez", ona g?re bu, termodinami?in ikinci yasas?n?n i?eri?ini t?ketiyor. Bu arada Carath?odory y?ntemi, T. Afanasyeva-Ehrenfest'in “Tersinmezlik, tek tarafl?l?k ve termodinami?in ikinci yasas?” (1928) adl? ?al??mas?nda b?y?k ?vg?ler ald?. Afanasyeva-Ehrenfest dikkat ?ekici makalesinde bir dizi ?nemli sonuca varm??t?r; ?zellikle:

1. ?kinci yasan?n ana i?eri?i, temel ?s? miktar?n?n d Q (\displaystyle \delta Q) Sistemin yar? bir s?re?te de?i? toku? etti?i ?u ?ekilde temsil edilebilir: T d S (\displaystyle TdS), Nerede T = f (t) (\displaystyle T=f(t))- mutlak s?cakl?k ad? verilen evrensel bir s?cakl?k fonksiyonu ve (S) (\displaystyle (S))- entropi ad? verilen sistem durumu parametrelerinin fonksiyonu. A??k?as? ifade d Q = T d S (\displaystyle \delta Q=TdS) mant?kl? entropinin varl??? ilkesi.

2. Dengesiz s?re?ler ile denge s?re?leri aras?ndaki temel fark, s?cakl?k alan?n?n homojen olmad??? ko?ullar alt?nda, ?evreyle ?s? al??veri?i olmadan sistemin farkl? entropiye sahip bir duruma ge?i?inin m?mk?n olmas?d?r. (Bu i?leme daha sonra N.I. Belokon'un ?al??malar?nda “i? ?s? de?i?imi” veya ?al??ma ak??kan?n?n ?s? de?i?imi ad? verildi.). Yal?t?lm?? bir sistemdeki dengesizlik s?recinin sonucu, sistemin tek tarafl? olmas?d?r.

3. Entropinin tek tarafl? de?i?mesi, s?rekli artmas? veya azalmas? kadar d???n?lebilir. Ger?ek s?re?lerin adyabatik olarak eri?ilemezli?i ve geri d?nd?r?lemezli?i gibi fiziksel ?nko?ullar, kendili?inden ger?ekle?en s?re?lerin ak???n?n tercihli y?n?ne ili?kin herhangi bir gereklili?i ifade etmez.

4. Elde edilen sonu?lar? ger?ek s?re?lere y?nelik deneysel verilerle uzla?t?rmak i?in kapsam? bu verilerin uygulanabilirlik s?n?rlar?yla belirlenen bir varsay?m?n kabul edilmesi gerekir. Bu varsay?m prensiptir entropi art???.

Carath?odory'nin ?al??mas?n? de?erlendiren A. Gukhman, "bi?imsel mant?ksal titizlik ve matematiksel terimlerdeki kusursuzluk ile ay?rt edildi?ine" inan?yor... Ayn? zamanda, en b?y?k genellik aray??? i?inde, Carath?odory, sistemine o kadar soyut ve karma??k bir bi?im verdi ki, o zaman?n fizik?ilerinin ?o?unlu?u i?in neredeyse eri?ilemez oldu?u ortaya ??kt?." Adyabatik ula??lamazl?k varsay?m?yla ilgili olarak Gukhman, fiziksel bir ilke olarak bunun, kendini kan?tlama ?zelli?ine sahip olmad??? i?in evrensel ?neme sahip bir teorinin temeli olamayaca??n? belirtiyor. "Basit bir...sistemle ilgili olarak her ?ey son derece a??kt?r... Ancak bu a??kl?k, kimyasal d?n???mlerle karma??kla?an ve d?? alanlara maruz kalan heterojen bir sistemin genel durumunda tamamen kaybolur." Ayr?ca Afanasyeva-Ehrenfest'in, entropinin varl??? sorununu, ger?ek s?re?lerin geri d?nd?r?lemezli?i fikriyle ba?lant?l? her ?eyden tamamen ay?rma ihtiyac? konusunda ?srar etmekte ne kadar hakl? oldu?unu da anlat?yor.” Termodinami?in temellerinin in?as?yla ilgili olarak Gukhman, "entropinin varl???na ili?kin ba??ms?z, ayr? bir problemin olmad???na" inan?yor. Sorun, di?er t?m enerji etkile?imlerini inceleme deneyimine dayanarak geli?tirilen ve temel etki miktar? i?in tekd?ze bir denklemin olu?turulmas?yla sonu?lanan bir dizi kavram? termal etkile?im durumuna geni?letmekle ilgilidir. d Q = P d x (\displaystyle dQ=Pdx) Bu ekstrapolasyon fikirlerin yap?s? taraf?ndan ?nerilmektedir. Ku?kusuz bunun ?ok makul bir hipotez olarak kabul edilmesi i?in yeterli nedenler vard?r ve bu nedenle entropinin varl???n? varsaymak.

N.I. Belokon, “Termodinamik” monografisinde, termodinami?in ikinci yasas?n?, yaln?zca tersinmezlik varsay?m?na dayal? olarak entropinin varl??? ve art???na ili?kin birle?ik bir ilke olarak do?rulamaya y?nelik ?ok say?da giri?imin ayr?nt?l? bir analizini verdi. B?yle bir gerek?elendirme giri?imlerinin termodinami?in modern geli?im d?zeyine kar??l?k gelmedi?ini ve hakl? g?sterilemeyece?ini g?sterdi, ??nk? ilk olarak, entropinin ve mutlak s?cakl???n varl???na ili?kin sonucun do?al olaylar?n tersinmezli?iyle hi?bir ilgisi yoktur (bu i?levler mevcuttur) izole edilmi? sistemlerin entropisinin artmas? veya azalmas?ndan ba??ms?z olarak), ikinci olarak, g?zlemlenen geri d?nd?r?lemez olaylar?n y?n?n?n belirtilmesi, termodinami?in ikinci yasas?n?n genellik d?zeyini azalt?r ve ???nc? olarak, Thomson-Planck post?las?n?n kullan?m?. ?s?n?n i?e tamamen d?n??t?r?lmesinin imkans?zl???, ?s?n?n i?e tamamen d?n??t?r?lebildi?i, ancak i?in ?s?ya tamamen d?n??t?r?lmesinin m?mk?n olmad??? negatif mutlak s?cakl??a sahip sistemlere ili?kin ?al??malar?n sonu?lar?yla ?eli?mektedir. T. Afanasyeva-Ehrenfest N.I. Belokon, entropinin varl??? ve art??? ilkelerinin i?erik, genellik d?zeyi ve uygulama kapsam?ndaki farkl?l???n olduk?a a??k oldu?unu savunuyor:

1. Entropinin varl??? ilkesinden en ?nemli diferansiyellerin bir k?sm? denklemler termodinamik, termodinamik s?re?lerin ve maddenin fiziksel ?zelliklerinin incelenmesinde yayg?n olarak kullan?lmaktad?r ve bilimsel ?nemi g?z ard? edilemez.

2. Yal?t?lm?? sistemlerin entropisini artt?rma ilkesi, do?ada g?zlemlenen olaylar?n geri d?nd?r?lemez ak???na ili?kin bir ifadedir. Bu prensip, fiziksel s?re?lerin ve kimyasal reaksiyonlar?n ak???n?n en olas? y?n? hakk?ndaki kararlarda kullan?l?r ve her ?ey bundan kaynaklan?r. e?itsizlikler termodinamik.

Entropinin varl??? ilkesinin Schiller - Carath?odory y?ntemini kullanarak kan?tlanmas?yla ilgili olarak Belokon, bu y?ntemi kullanarak varolu? ilkesini olu?tururken, diferansiyel b?lenlerin integrallerinin varl???na ili?kin ko?ullar hakk?nda Carath?odory teoremini kullanman?n kesinlikle gerekli oldu?unu belirtiyor. polinomlar d Q = ? X ben d x ben = t d Z , (\displaystyle \delta Q=\sum X_(i)dx_(i)=\tau dZ,) ancak, bu teoremi kullanma ihtiyac?n?n "?ok k?s?tlay?c? oldu?u d???n?lmelidir, ??nk? s?z konusu t?rdeki diferansiyel polinomlar?n genel teorisi (Pfaffian formlar?) belirli zorluklar sunar ve yaln?zca y?ksek matematik ?zerine ?zel ?al??malarda sunulur." ?o?u termodinamik dersinde, Carath?odory teoremi kan?t olmadan verilir veya kan?t, kat? olmayan, basitle?tirilmi? bir bi?imde verilir. .

Denge sistemlerinin entropisinin varl??? ilkesinin yap?s?n?n C. Carath?odory, N.I. ?emas?na g?re analiz edilmesi. Belokon, s?cakl???n ayn? anda a??lmas? olas?l??? konusunda tamamen as?ls?z bir varsay?m?n kullan?ld???na dikkat ?ekiyor t (\displaystyle t) ve - denge sisteminin durumunun ba??ms?z de?i?kenleri olarak i?lev g?r?r ve ?u sonuca var?r: Carath?odory'nin varsay?m?n?n diferansiyel polinomlar?n entegre b?lenlerinin varl???na ili?kin genel ko?ullar grubuna e?de?er oldu?u ? X ben d x i (\displaystyle \toplam X_(i)dx_(i)), Ancak yetersiz varl???n? kurmak birincil entegre b?len t (t) = T (\displaystyle \tau (t)=T) yani hakl? ??karmak mutlak s?cakl?k ve entropinin varl??? ilkesi . Ayr?ca ?unu belirtiyor: “Carath?odory teoremine dayanarak mutlak s?cakl?k ve entropinin varl??? ilkesini olu?tururken, adyabatik ve izotermin uyumsuzlu?una ili?kin teoreme e?de?er bir varsay?m?n kullan?lmas? gerekti?i kesinlikle a??kt?r. Bu d?zeltilmi? yap?larda Caratheodory varsay?m? tamamen gereksiz hale gelir, ??nk? bu varsay?m adyabatik ve izotermin uyumsuzlu?una ili?kin gerekli teoremin ?zel bir sonucudur."

Y?ntem N.I. Belokonya

N.I.'nin y?ntemine g?re gerek?e olarak. Belokon'un termodinami?in ikinci yasas? iki prensibe (yasalara) ayr?lm??t?r:

1. Mutlak s?cakl?k ve entropinin varl??? ilkesi ( termostati?in ikinci kanunu).

2. Entropiyi art?rma ilkesi( termodinami?in ikinci yasas?).

Bu ilkelerin her biri ba??ms?z ?nermeler temelinde gerek?elendirildi.

  • Termostati?in ikinci yasas?n?n varsay?m? (Belokonya).

S?cakl?k, kendili?inden ?s? transferinin y?n?n? belirleyen tek durum fonksiyonudur; termal dengede olmayan cisimler ve cisimlerin elemanlar? aras?nda, ?s?n?n z?t y?nlerde e?zamanl? (denge yoluyla) transferi imkans?zd?r - daha fazla ?s?t?lm?? cisimlerden daha az ?s?t?lm?? cisimlere ve geriye do?ru. .

Termostati?in ikinci yasas?n?n varsay?m? do?a yasalar?n?n nedenselli?inin ve belirsizli?inin ?zel bir ifadesi . ?rne?in, belirli bir sistemde ?s?n?n daha fazla ?s?t?lm?? bir g?vdeden daha az ?s?t?lm?? bir g?vdeye ge?mesinin bir nedeni varsa, o zaman bu ayn? neden, ?s?n?n ters y?nde transferini ve bunun tersini de ?nleyecektir. Bu varsay?m, geri d?n??? olmayan olaylar?n y?n?ne g?re tamamen simetriktir, ??nk? d?nyam?zda - pozitif mutlak s?cakl?klar?n d?nyas? - geri d?n??? olmayan olaylar?n g?zlemlenen y?n? hakk?nda herhangi bir g?sterge i?ermez.

Termostati?in ikinci yasas?n?n sonu?lar?:

Sonu? I. ?mkans?z e?zamanl?(pozitif veya negatif mutlak s?cakl?klar?n ayn? uzay-zaman sistemi i?inde) ?s?n?n i?e ve i?in ?s?ya tamamen d?n??t?r?lmesinin uygulanmas?.

Sonu? II. (adyabatik ve izoterm aras?ndaki uyumsuzluk teoremi). Ayn? sistemin iki farkl? adyabat? ile kesi?en bir denge termodinamik sisteminin izoterminde ?s? transferi s?f?ra e?it olamaz.

Sonu? III (cisimlerin termal dengesi teoremi). ?ki termal olarak e?lenik g?vdenin denge dairesel s?re?lerinde (t ben = t ben ben) (\displaystyle (t_(I)=t_(I)I)) adyabatik olarak izole edilmi? bir sistem olu?turarak, her iki cisim de ayn? anda orijinal adyabata ve orijinal durumuna geri d?ner.

Termostati?in ikinci yasas?n?n varsay?m?n?n sonu?lar?na dayanarak N.I. Belokon, tersinir ve tersinmez s?re?ler i?in mutlak s?cakl?k ve entropinin varl??? ilkesinin olu?turulmas?n? ?nerdi d Q = d Q * + Q * * T d S (\displaystyle \delta Q=\delta Q^(*)+Q^(**)TdS)

  • Termodinami?in ikinci yasas?n?n varsay?m? (artan entropi ilkesi).

Termodinami?in ikinci yasas?n?n varsay?m?, pozitif mutlak s?cakl?klar d?nyam?zdaki karakteristik olaylardan birinin y?n?n? belirleyen bir ifade bi?iminde ?nerilmektedir:

?? do?rudan ve tamamen d?n??t?r?lebilir ve s?rt?nme veya elektrikli ?s?tma yoluyla ?s?t?labilir.

Sonu? I. Is? tamamen i?e d?n??t?r?lemez(Perpetuum mobile II t?r?n?n hari? tutulmas? ilkesi):

i < 1 {\displaystyle \eta <1}

.

Sonu? II. Herhangi bir tersinmez ?s? motorunun (s?ras?yla motor veya buzdolab?) d?? kaynaklar?n belirli s?cakl?klar?ndaki verimlili?i veya so?utma kapasitesi, her zaman ayn? kaynaklar aras?nda ?al??an tersinir makinelerin verimlili?inden veya so?utma kapasitesinden daha azd?r.

Ger?ek ?s? motorlar?n?n verimlili?inde ve so?utma kapasitesinde bir azalma, s?re?lerin denge ak???n?n ihlali (?s? kaynaklar?n?n ve ?al??ma ak??kan?n?n s?cakl?klar?ndaki fark nedeniyle denge d??? ?s? transferi) ve i?in geri d?n??? olmayan bir ?ekilde d?n??t?r?lmesiyle ili?kilidir. ?s? (s?rt?nme kay?plar? ve i? diren?).

Termostati?in ikinci yasas?n?n bu do?al sonucu ve sonu? I'inden, I ve II tipi Perpetuum mobile'? ger?ekle?tirmenin imkans?zl??? do?rudan ??kar. Termodinami?in ikinci yasas?n?n varsay?m?na dayanarak, klasik termodinami?in ikinci yasas?n?n matematiksel ifadesi, entropinin varl??? ve art???n?n birle?ik ilkesi olarak do?rulanabilir:

D S >= d Q * T (\displaystyle dS\geq (\frac (\delta Q^(*))(T)))

Termodinami?in ikinci yasas?n?n, yazarlar? Alman fizik?i, tamirci ve matematik?i Rudolf Clausius ve ?ngiliz fizik?i ve tamirci William Thomson, Lord Kelvin olan ?e?itli form?lasyonlar? vard?r. D??ar?dan farkl?d?rlar ama ?zleri ayn?d?r.

Clausius'un varsay?m?

Rudolf Julius Emmanuel Clausius

Termodinami?in ikinci yasas? da birincisi gibi deneysel olarak t?retilmi?tir. Termodinami?in ikinci yasas?n?n ilk form?lasyonunun yazar? Alman fizik?i, mekanik ve matematik?i Rudolf Clausius'tur.

« Is? tek ba??na so?uk bir cisimden s?cak bir cisme aktar?lamaz. " Clasius'un " termal aksiyom”, 1850 y?l?nda “Is?n?n itici g?c? ve ?s? teorisi i?in buradan elde edilebilecek yasalar ?zerine” ?al??mas?nda form?le edilmi?tir.“Tabii ki ?s?, yaln?zca s?cakl??? daha y?ksek olan bir cisimden, s?cakl??? daha d???k olan bir cisme aktar?l?r. Tersi y?nde kendili?inden ?s? transferi m?mk?n de?ildir.” anlam? bu Clausius'un varsay?m? Termodinami?in ikinci yasas?n?n ?z?n? tan?mlayan.

Tersinir ve geri d?nd?r?lemez s?re?ler

Termodinami?in birinci yasas?, sistemin ald??? ?s?, i? enerjisindeki de?i?im ve sistemin d?? cisimler ?zerinde yapt??? i? aras?ndaki niceliksel ili?kiyi g?sterir. Ancak ?s? transferinin y?n?n? dikkate alm?yor. Ve ?s?n?n hem s?cak bir g?vdeden so?uk bir g?vdeye hem de tam tersi ?ekilde aktar?labilece?i varsay?labilir. Bu arada ger?ekte durum b?yle de?il. ?ki cisim temas halindeyse, ?s? her zaman daha fazla ?s?nan cisimden daha az ?s?nan cisime aktar?l?r. ?stelik bu s?re? kendi kendine ger?ekle?iyor. Bu durumda temas eden g?vdeleri ?evreleyen d?? g?vdelerde herhangi bir de?i?iklik meydana gelmez. D??ar?dan i? yap?lmadan (d?? g??lerin m?dahalesi olmadan) ger?ekle?en b?yle bir s?rece denir. kendili?inden . O olabilir geri d?n???ml? Ve geri d?nd?r?lemez.

Kendili?inden so?uyan s?cak bir cisim, ?s?s?n? kendisini ?evreleyen daha so?uk cisimlere aktar?r. Ve so?uk bir v?cut asla do?al olarak ?s?nmayacakt?r. Bu durumda termodinamik sistem orijinal durumuna d?nemez. Bu s?re? denir geri d?nd?r?lemez . Geri d?n??? olmayan s?re?ler yaln?zca bir y?nde ger?ekle?ir. Zaman?n geri d?nd?r?lemez olmas? gibi, do?adaki hemen hemen t?m kendili?inden s?re?ler de geri d?nd?r?lemez.

Tersine ?evrilebilir bir sistemin bir durumdan di?erine ge?ti?i, ancak ara denge durumlar?ndan ters s?rayla ge?erek orijinal durumuna d?nebildi?i termodinamik bir s?re?tir. Bu durumda t?m sistem parametreleri orijinal durumuna geri y?klenir. Tersine ?evrilebilir s?re?ler en fazla i?i ?retir. Ancak ger?ekte bunlar ger?ekle?tirilemez; sonsuz yava?l?kta ilerledikleri i?in onlara yaln?zca yakla??labilir. Uygulamada b?yle bir s?re? birbirini takip eden s?rekli denge durumlar?ndan olu?ur ve buna denir. yar? statik. T?m yar? statik s?re?ler tersine ?evrilebilir.

Thomson'?n (Kelvin'in) varsay?m?

William Thomson, Lord Kelvin

Termodinami?in en ?nemli g?revi ?s?y? kullanarak en fazla i?i elde etmektir. ??, ?rne?in s?rt?nme yoluyla herhangi bir telafi olmaks?z?n tamamen ?s?ya kolayca d?n??t?r?l?r. Ancak ?s?n?n i?e d?n??t?r?lmesinin ters s?reci tamamen ger?ekle?mez ve d??ar?dan ek enerji al?nmadan imkans?zd?r.

Is?y? daha so?uk bir v?cuttan daha s?cak bir g?vdeye aktarman?n m?mk?n oldu?u s?ylenmelidir. Bu i?lem ?rne?in ev buzdolab?m?zda ger?ekle?ir. Ancak kendili?inden olamaz. Akabilmesi i?in bu havay? dam?tacak bir kompres?r?n olmas? gerekir. Yani ters i?lem (so?utma) i?in harici bir enerji kayna??na ihtiya? vard?r. " S?cakl??? daha d???k olan bir cisimden ?s?n?n telafi edilmeden aktar?lmas? m?mk?n de?ildir. ».

1851'de ikinci yasan?n ba?ka bir form?lasyonu ?ngiliz fizik?i ve tamirci William Thomson, Lord Kelvin taraf?ndan verildi. Thomson'?n (Kelvin'in) varsay?m? ?unu belirtir: “D?ng?sel bir s?re? imkans?zd?r, bunun tek sonucu termal rezervuar? so?utarak i? ?retmek olacakt?r” . Yani, yaln?zca bir ?s? kayna??yla etkile?imi nedeniyle eylemi pozitif i? ?retecek d?ng?sel olarak ?al??an bir motor olu?turmak imkans?zd?r. Sonu?ta, e?er bu m?mk?n olsayd?, bir ?s? motoru, ?rne?in D?nya Okyanusunun enerjisini kullanarak ve onu tamamen mekanik i?e d?n??t?rerek ?al??abilirdi. Sonu? olarak, enerjideki azalma nedeniyle okyanus so?uyacakt?r. Ancak s?cakl??? ortam s?cakl???ndan d???k olur olmaz, daha so?uk bir cisimden daha s?cak bir cisme kendili?inden ?s? transferi s?recinin ger?ekle?mesi gerekecektir. Ancak b?yle bir s?re? imkans?zd?r. Sonu? olarak bir ?s? motorunun ?al??abilmesi i?in farkl? s?cakl?klara sahip en az iki ?s? kayna??na ihtiya? vard?r.

?kinci t?rden s?rekli hareket makinesi

Is? motorlar?nda ?s?, yaln?zca ?s?t?lm?? bir g?vdeden so?uk bir g?vdeye ge?erken faydal? i?e d?n??t?r?l?r. B?yle bir motorun ?al??mas? i?in, ?s? vericisi (?s?t?c?) ile ?s? emici (buzdolab?) aras?nda bir s?cakl?k fark? yarat?l?r. Is?t?c?, ?s?y? ?al??ma ak??kan?na (?rne?in gaz) aktar?r. ?al??ma s?v?s? genle?ir ve i? yapar. Ancak ?s?n?n tamam? i?e d?n??mez. Bir k?sm? buzdolab?na aktar?l?yor, baz?lar? ise ?rne?in atmosfere kar???yor. Daha sonra ?al??ma ak??kan?n?n parametrelerini orijinal de?erlerine d?nd?rmek ve d?ng?y? yeniden ba?latmak i?in ?al??ma ak??kan?n?n ?s?t?lmas? yani ?s?n?n buzdolab?ndan al?narak ?s?t?c?ya aktar?lmas? gerekir. Bu, ?s?n?n so?uk bir g?vdeden daha s?cak bir g?vdeye aktar?lmas? gerekti?i anlam?na gelir. Ve e?er bu i?lem d??ar?dan enerji sa?lanmadan ger?ekle?tirilebilseydi, ikinci t?rden bir s?rekli hareket makinesi elde ederdik. Ancak termodinami?in ikinci yasas?na g?re bunu yapmak imkans?z oldu?undan, ?s?y? tamamen i?e d?n??t?recek ikinci t?rden bir s?rekli hareket makinesi yaratmak da imkans?zd?r.

Termodinami?in ikinci yasas?n?n e?de?er form?lasyonlar?:

  1. Tek sonucu sistem taraf?ndan al?nan ?s? miktar?n?n tamam?n?n i?e d?n??t?r?lmesi olan bir s?re? imkans?zd?r.
  2. ?kinci t?rden bir s?rekli hareket makinesi yaratmak imkans?zd?r.

Carnot ilkesi

Nicolas Leonard Sadi Carnot

Ancak s?rekli hareket eden bir makine olu?turmak m?mk?n de?ilse, o zaman bir ?s? motorunun ?al??ma d?ng?s?n?, verimlili?in (verimlilik fakt?r?) maksimum olaca?? ?ekilde d?zenlemek m?mk?nd?r.

1824'te, Clausius ve Thomson termodinami?in ikinci yasas?n? tan?mlayan varsay?mlar?n? form?le etmeden ?ok ?nce, Frans?z fizik?i ve matematik?i Nicolas Leonard Sadi Carnot ?al??mas?n? yay?nlad?. "Ate?in itici g?c? ve bu g?c? geli?tirebilecek makineler ?zerine d???nceler." Termodinamikte temel kabul edilir. Bilim adam?, o d?nemde var olan ve verimlili?i yaln?zca% 2 olan buhar motorlar?n? analiz etti ve ideal bir ?s? motorunun ?al??mas?n? anlatt?.

Su motorunda su y?ksekten d??erek ?al???r. Benzer ?ekilde Carnot, ?s?n?n s?cak bir cisimden daha so?uk bir cisme hareket ederek de i? yapabilece?ini ?ne s?rd?. Bu ?u anlama gelir: Is? motoru ?al???yordu, farkl? s?cakl?klara sahip 2 ?s? kayna??na sahip olmal?. Bu a??klamaya denir Carnot ilkesi . Ve bilim adam?n?n yaratt??? ?s? motorunun ?al??ma d?ng?s?ne ?a?r?ld? Carnot d?ng?s? .

Carnot, a?a??daki performans? ger?ekle?tirebilecek ideal bir ?s? motoru geli?tirdi: m?mk?n olan en iyi i? kendisine sa?lanan ?s? nedeniyle.

Carnot taraf?ndan tarif edilen ?s? motoru, belirli bir s?cakl??a sahip bir ?s?t?c?dan olu?ur. TN , ?al??ma s?v?s? ve s?cakl?kl? buzdolab? Teksas .

Carnot ?evrimi dairesel, tersinir bir s?re?tir ve 2 izotermal ve 2 adyabatik olmak ?zere 4 a?amadan olu?ur.

?lk a?ama A->B izotermaldir. Is?t?c? ve ?al??ma ak??kan?n?n ayn? s?cakl???nda ger?ekle?ir. TN . Temas s?ras?nda ?s? miktar? Q H ?s?t?c?dan ?al??ma s?v?s?na (silindirdeki gaz) aktar?l?r. Gaz izotermal olarak geni?ler ve mekanik i? yapar.

Prosesin d?ng?sel (s?rekli) olmas? i?in gaz?n orijinal parametrelerine d?nd?r?lmesi gerekir.

B->C d?ng?s?n?n ikinci a?amas?nda ?al??ma ak??kan? ve ?s?t?c? ayr?l?r. Gaz ?evreyle ?s? al??veri?i yapmadan adyabatik olarak geni?lemeye devam ediyor. Ayn? zamanda s?cakl??? buzdolab?n?n s?cakl???na d??er. Teksas ve ?al??malar?na devam ediyor.

???nc? a?amada B->G s?cakl???na sahip ?al??ma ak??kan? Teksas , buzdolab?yla temas halindedir. D?? bir kuvvetin etkisi alt?nda izotermal olarak s?k??t?r?l?r ve miktarda ?s? a???a ??kar?r. Soru X buzdolab?. Bununla ilgili ?al??malar yap?l?yor.

D?rd?nc? a?amada G->A'da ?al??ma ak??kan? buzdolab?ndan ayr??t?r?lacakt?r. D?? bir kuvvetin etkisi alt?nda adyabatik olarak s?k??t?r?l?r. Bununla ilgili ?al??malar yap?l?yor. S?cakl??? ?s?t?c? s?cakl???na e?it olur TN .

?al??ma s?v?s? orijinal durumuna geri d?ner. D?ng?sel s?re? sona erer. Yeni bir d?ng? ba?l?yor.

Carnot ?evrimine g?re ?al??an bir g?vde makinesinin verimlili?i ?una e?ittir:

B?yle bir makinenin verimlili?i tasar?m?na ba?l? de?ildir. Sadece ?s?t?c? ile buzdolab? aras?ndaki s?cakl?k fark?na ba?l?d?r. Ve buzdolab?n?n s?cakl??? mutlak s?f?r ise verimlilik %100 olacakt?r. ?u ana kadar hi? kimse daha iyi bir ?ey ortaya koyamad?.

Ne yaz?k ki pratikte b?yle bir makine yapmak m?mk?n de?il. Ger?ek tersinir termodinamik s?re?ler ideal olanlara yaln?zca de?i?en derecelerde do?rulukla yakla?abilir. Ayr?ca ger?ek bir ?s? motorunda her zaman ?s? kay?plar? olacakt?r. Bu nedenle verimlili?i Carnot ?evrimine g?re ?al??an ideal bir ?s? makinesinin veriminden daha d???k olacakt?r.

Carnot ?evrimine dayal? olarak ?e?itli teknik cihazlar olu?turulmu?tur.

Carnot ?evrimi tersten yap?l?rsa bir so?utma makinesi elde edilir. Sonu?ta, ?al??ma ak??kan? ?nce buzdolab?ndan ?s? alacak, ard?ndan d?ng?y? olu?turmak i?in harcanan i?i ?s?ya d?n??t?recek ve ard?ndan bu ?s?y? ?s?t?c?ya verecektir. Buzdolaplar? bu prensiple ?al???r.

Ters Carnot ?evrimi ayn? zamanda ?s? pompalar?n?n da temelini olu?turur. Bu t?r pompalar, enerjiyi d???k s?cakl?ktaki kaynaklardan daha y?ksek s?cakl?ktaki t?keticilere aktar?r. Ancak, ??kar?lan ?s?n?n ?evreye sal?nd??? bir buzdolab?ndan farkl? olarak, bir ?s? pompas?nda t?keticiye aktar?l?r.

§6 Entropi

Tipik olarak, bir sistemin bir durumdan di?erine ge?ti?i herhangi bir s?re?, bu s?recin ters y?nde ger?ekle?tirilmesinin imkans?z olaca?? ?ekilde ilerler, b?ylece sistem, ?evredeki cisimlerde herhangi bir de?i?iklik meydana gelmeden ayn? ara durumlardan ge?er. . Bunun nedeni, i?lem s?ras?nda enerjinin bir k?sm?n?n ?rne?in s?rt?nme, radyasyon vb. nedeniyle da??lmas?d?r. Dolay?s?yla. Do?adaki hemen hemen t?m s?re?ler geri d?nd?r?lemez. Her s?re?te bir miktar enerji kaybolur. Enerji da??l?m?n? karakterize etmek i?in entropi kavram? tan?t?ld?. ( Entropi de?eri karakterize eder sistemin termal durumu ve v?cudun belirli bir durumunun uygulanma olas?l???n? belirler. Belirli bir durumun olas?l??? ne kadar y?ksekse, entropi de o kadar b?y?k olur.) T?m do?al s?re?lere entropi art??? e?lik eder. Entropi, yaln?zca kapal? bir sistemde, yani bu sistemin d???ndaki cisimlerle enerji al??veri?inin olmad??? bir sistemde meydana gelen idealle?tirilmi? tersinir bir s?re? durumunda sabit kal?r.

Entropi ve termodinamik anlam?:

Entropi- bu, sistemin durumunun bir fonksiyonudur; tersinir bir s?re?teki sonsuz k???k de?i?im, bu s?re?te verilen sonsuz k???k ?s? miktar?n?n, verildi?i s?cakl??a oran?na e?ittir.

Tersine ?evrilebilir son bir s?re?te entropideki de?i?iklik a?a??daki form?l kullan?larak hesaplanabilir:

burada integral sistemin ba?lang?? durumu 1'den son durumu 2'ye al?n?r.

Entropi bir durum fonksiyonu oldu?undan integralin ?zelli?ihesapland??? konturun (yol) ?eklinden ba??ms?z olmas?d?r, bu nedenle integral yaln?zca sistemin ba?lang?? ve son durumlar? taraf?ndan belirlenir;

  • Herhangi bir tersinir s?re?te entropi de?i?imi 0'd?r

(1)

  • Termodinamikte kan?tlanm??t?r kiSgeri d?n??? olmayan bir d?ng?ye giren sistem artar

D S> 0 (2)

(1) ve (2) numaral? ifadeler yaln?zca kapal? sistemlere ili?kindir; e?er sistem d?? ortamla ?s? al??veri?inde bulunuyorsa;Sher ?ekilde davranabilir.

?li?kiler (1) ve (2) Clausius e?itsizli?i olarak temsil edilebilir

DS >= 0

onlar. kapal? bir sistemin entropisi ya artabilir (geri d?nd?r?lemez s?re?ler durumunda) ya da sabit kalabilir (tersinir s?re?ler durumunda).

Sistem durum 1'den durum 2'ye denge ge?i?i yaparsa entropi de?i?ir

Nerede d? Ve dABelirli bir s?re? i?in yaz?lm??t?r. Bu form?le g?re DSbir toplamsal sabite kadar belirlenir. Fiziksel bir anlam? olan entropinin kendisi de?il, entropiler aras?ndaki farkt?r. ?deal gaz s?re?lerinde entropi de?i?imini bulal?m.

onlar. entropi de?i?iklikleriS D S 1->2 ?deal bir gaz?n 1. durumdan 2. duruma ge?i?i s?ras?ndaki de?i?imi prosesin t?r?ne ba?l? de?ildir.

??nk? adyabatik bir s?re? i?in dQ = 0 ise D S= 0 => S= sabit yani sabit entropide adyabatik tersinir bir s?re? meydana gelir. Bu y?zden izentropik olarak adland?r?l?r.

?zotermal bir s?re?te (T= sabit; T 1 = T 2 : )

?zokorik bir s?re?te (V= sabit; V 1 = V 2 ; )

Entropi, toplanabilirlik ?zelli?ine sahiptir: Bir sistemin entropisi, sisteme dahil olan cisimlerin entropilerinin toplam?na e?ittir.S = S 1 + S 2 + S 3 + ... Molek?llerin termal hareketi ile di?er hareket bi?imleri aras?ndaki niteliksel fark, onun rastgeleli?i ve d?zensizli?idir. Bu nedenle, termal hareketi karakterize etmek i?in molek?ler d?zensizli?in derecesinin niceliksel bir ?l??m?n? yapmak gerekir. Belirli ortalama parametre de?erlerine sahip bir v?cudun herhangi bir makroskobik durumunu d???n?rsek, bu, hacmin farkl? k?s?mlar?ndaki molek?llerin da??l?m?nda ve da??lm?? olarak birbirinden farkl? olan yak?n mikro durumlar?n s?rekli de?i?iminden ba?ka bir ?eydir. Molek?ller aras?ndaki enerji. S?rekli de?i?en bu mikrodurumlar?n say?s?, t?m sistemin makroskobik durumunun d?zensizlik derecesini karakterize eder.wbelirli bir mikrodurumun termodinamik olas?l??? denir. Termodinamik olas?l?kwBir sistemin durumu, makroskobik bir sistemin belirli bir durumunun ger?ekle?tirilebilece?i yollar?n say?s? veya belirli bir mikro durumu uygulayan mikro durumlar?n say?s?d?r (w>= 1 ve matematiksel olas?l?k <= 1 ).

Bir olay?n s?rprizinin ?l??s? olarak, olas?l???n?n eksi i?aretiyle logaritmas?n?n al?nmas?na karar verildi: durumun s?rprizi ?una e?ittir:-

Boltzmann'a g?re entropiSsistemler ve termodinamik olas?l?k birbiriyle ?u ?ekilde ili?kilidir:

Nerede - Boltzmann sabiti (). B?ylece entropi, belirli bir mikrodurumun ger?ekle?tirilebilece?i durum say?s?n?n logaritmas? ile belirlenir. Entropi, t/d sisteminin durumunun olas?l???n?n bir ?l??s? olarak d???n?lebilir. Boltzmann'?n form?l? entropiye a?a??daki istatistiksel yorumu vermemizi sa?lar. Entropi bir sistemin d?zensizli?inin ?l??s?d?r. Asl?nda, belirli bir mikro durumu ger?ekle?tiren mikro durumlar?n say?s? artt?k?a entropi de artar. Sistemin denge durumunda - sistemin en olas? durumu - mikro durumlar?n say?s? maksimumdur ve entropi de maksimumdur.

??nk? ger?ek s?re?ler geri d?nd?r?lemez, o zaman kapal? bir sistemdeki t?m s?re?lerin entropisinde bir art??a - entropinin artmas? ilkesine - yol a?t??? iddia edilebilir. Entropinin istatistiksel yorumunda bu, kapal? bir sistemdeki s?re?lerin, mikrodurumlar?n say?s?n? art?rma y?n?nde, yani daha az olas? durumlardan daha olas? durumlara do?ru, durumun olas?l??? maksimum olana kadar ilerledi?i anlam?na gelir.

§7 Termodinami?in ikinci yasas?

Enerjinin korunumu ve enerji d?n???m? yasas?n? ifade eden termodinami?in birinci yasas?, t/d s?re?lerinin ak?? y?n?n? belirlememize izin vermez. Ayr?ca birbiriyle ?eli?meyen bir?ok s?re? hayal edilebilir.BENenerjinin korundu?u ba?lang?ca t/d'ye kadar, ancak do?ada ger?ekle?mezler. ?kinci ba?lang?? t/d'nin olas? form?lasyonlar?:

1) geri d?n??? olmayan s?re?ler s?ras?nda kapal? bir sistemin entropisinin artmas? yasas?: kapal? bir sistemdeki geri d?n??? olmayan herhangi bir s?re?, sistemin entropisinin D artaca?? ?ekilde ger?ekle?irS>= 0 (geri d?n??? olmayan s?re?) 2) DS>= 0 (S= 0 tersinir i?in ve DSGeri d?n??? olmayan bir s?re? i?in >= 0)

Kapal? bir sistemde meydana gelen i?lemlerde entropi azalmaz.

2) Boltzmann'?n form?l?nden S = , dolay?s?yla entropideki bir art??, sistemin daha az olas? bir durumdan daha olas? bir duruma ge?i?i anlam?na gelir.

3) Kelvin'e g?re: Dairesel bir i?lem m?mk?n de?ildir, bunun tek sonucu ?s?t?c?dan al?nan ?s?n?n kendisine e?de?er i?e d?n??t?r?lmesidir.

4) Clausius'a g?re: Dairesel bir s?re? m?mk?n de?ildir; bunun tek sonucu, ?s?n?n daha az ?s?t?lm?? bir cisimden daha fazla ?s?t?lm?? bir cisme aktar?lmas?d?r.

0 K'deki t/d sistemlerini tan?mlamak i?in Nernst-Planck teoremi (t/d'nin ???nc? yasas?) kullan?l?r: denge durumundaki t?m cisimlerin entropisi, s?cakl?k 0 K'ye yakla?t?k?a s?f?ra y?nelir.

teoremden Nernst-Planck'tan ?u sonu? ??k?yorC p = C v = 0, 0'da ?LE

§8 Is?tma ve so?utma makineleri.

Carnot ?evrimi ve verimlili?i

Kelvin'e g?re t/d'nin ikinci yasas?n?n form?lasyonundan, ikinci t?rden bir s?rekli hareket makinesinin imkans?z oldu?u sonucu ??kar. (S?rekli hareket makinesi, bir ?s? kayna??n? so?utarak i? yapan, periyodik olarak ?al??an bir motordur.)

Termostat s?cakl??? de?i?tirmeden cisimlerle ?s? al??veri?i yapabilen bir t/d sistemidir.

Bir ?s? motorunun ?al??ma prensibi: s?cakl?kl? bir termostattan T 1 - ?s?t?c?, d?ng? ba??na uzakla?t?r?lan ?s? miktar?Q 1 ve s?cakl?k ayarl? termostat T 2 (T 2 < T 1) - buzdolab?na d?ng? ba??na aktar?lan ?s? miktar?Q 2 , i? yap?l?rken A = Q 1 - Q 2

D?ng?sel s?re? veya d?ng? Bir sistemin bir dizi durumdan ge?tikten sonra orijinal durumuna d?nd??? bir s?re?tir. Durum diyagram?nda bir ?evrim kapal? bir e?ri olarak g?sterilir. ?deal bir gaz?n ger?ekle?tirdi?i ?evrim genle?me (1-2) ve s?k??t?rma (2-1) s?re?lerine b?l?nebilir; genle?me i?i pozitiftir A 1-2 > 0, ??nk?V 2 > V 1 s?k??t?rma i?i negatiftir A 1-2 < 0, т.к. V 2 < V 1 . Sonu? olarak, gaz?n ?evrim ba??na yapt??? i?, 1-2-1 kapal? e?risinin kapsad??? alan taraf?ndan belirlenir. Bir d?ng? s?ras?nda pozitif i? yap?l?rsa (saat y?n?nde d?ng?), o zaman d?ng? ileri olarak ?a?r?l?r, e?er ters bir d?ng? ise (d?ng? saat y?n?n?n tersine ger?ekle?ir).

Do?rudan ?evrim?s? motorlar?nda kullan?l?r - d??ar?dan al?nan ?s?y? kullanarak i? yapan periyodik olarak ?al??an motorlar. Ters ?evrim, so?utma makinelerinde kullan?l?r - d?? kuvvetlerin ?al??mas? nedeniyle ?s?n?n daha y?ksek s?cakl??a sahip bir g?vdeye aktar?ld??? periyodik olarak ?al??an tesisler.

D?ng?sel s?re? sonucunda sistem orijinal durumuna geri d?ner ve dolay?s?yla i? enerjideki toplam de?i?im s?f?r olur. Daha sonraІ dairesel s?re? i?in t/d'yi ba?lat

Q= D sen+ A= A,

Yani ?evrim ba??na yap?lan i? d??ar?dan al?nan ?s? miktar?na e?ittir, ancak

Q= Q 1 - Q 2

Q 1 - miktar sistem taraf?ndan al?nan ?s?,

Q 2 - miktar sistem taraf?ndan verilen ?s?.

Termal verimlilik dairesel bir i?lem i?in sistem taraf?ndan yap?lan i?in sisteme sa?lanan ?s? miktar?na oran?na e?ittir:

i = 1 i?in ko?ulun sa?lanmas? gerekirQ 2 = 0, yani Bir ?s? makinesinin bir ?s? kayna?? olmas? gerekirQ 1 , ancak bu t/d'nin ikinci yasas?yla ?eli?ir.

Bir ?s? motorunda meydana gelen i?lemin tersi, bir so?utma makinesinde kullan?l?r.

S?cakl?k ile termostattan T 2 ?s? miktar? al?n?rQ 2 ve s?cakl?kla birlikte termostata iletilirT 1 , ?s? miktar?Q 1 .

Q= Q 2 - Q 1 < 0, следовательно A< 0.

?? yapmadan, daha az ?s?t?lm?? bir v?cuttan ?s?y? al?p daha ?s?t?lm?? bir g?vdeye vermek imkans?zd?r.

Carnot, t/d'nin ikinci yasas?na dayanarak bir teorem t?retti.

Carnot teoremi: ayn? ?s?t?c? s?cakl?klar?na sahip periyodik olarak ?al??an t?m ?s? motorlar?n?n ( T 1) ve buzdolaplar? ( T 2), en y?ksek verimlilik. geri d?n???ml? makineler var. Yeterlik e?it de?erde tersinir makineler T 1 ve T 2 e?ittir ve ?al??ma ak??kan?n?n do?as?na ba?l? de?ildir.

?al??an bir cisim, dairesel bir i?lem ger?ekle?tiren ve di?er cisimlerle enerji al??veri?inde bulunan bir cisimdir.

Carnot ?evrimi, 2 izoterm ve 2 adiabattan olu?an, tersinir, en ekonomik ?evrimdir.

1-2 izotermal genle?me T 1 ?s?t?c?; gaza ?s? verilirQ 1 ve i? bitti

2-3 - adiabat. geni?leme, gaz i?e yar?yorA 2-3 >0 d?? g?vdeler ?zerinde.

3-4 izotermal s?k??t?rma T 2 buzdolab?; ?s? giderilirQ 2 ve i? bitti;

4-1-adyabatik s?k??t?rma, gaz ?zerinde i? yap?l?r 4-1 <0 внешними телами.

?zotermal bir s?re?tesen= sabit, yani Q 1 = A 12

1

Adyabatik geni?leme s?ras?ndaQ 2-3 = 0 ve gaz i?i A 23 i? enerjiyle ger?ekle?tirilir bir 23 = - sen

Is? miktar?Q 2 ?zotermal s?k??t?rma s?ras?nda gaz?n buzdolab?na verdi?i s?k??t?rma i?ine e?ittir A 3-4

2

Adyabatik s?k??t?rma i?i

D?ng?sel bir s?re? sonucunda yap?lan i?

A = A 12 + A 23 + A 34 + A 41 = Q 1 + A 23 - Q 2 - A 23 = Q 1 - Q 2

ve 1-2-3-4-1 e?risinin alan?na e?ittir.

Termal verimlilik Carnot d?ng?s?

2-3 ve 3-4 s?re?leri i?in adyabatik denklemden ?unu elde ederiz:

Daha sonra

onlar. yeterlik Carnot ?evrimi yaln?zca ?s?t?c? ve buzdolab?n?n s?cakl?klar? taraf?ndan belirlenir. Verimlili?i art?rmak i?in fark? art?rmak laz?m T 1 - T 2 .

******************************************************* ******************************************************

Soldaki ?izimde: H?ristiyan muhafazakarlar?n termodinami?in ikinci yasas?na kar?? protestosu. Posterlerdeki yaz?lar: “entropi” kelimesinin ?zeri ?izilmi?; “Bilimin ve oy vermenin temel ilkelerini kabul etmiyorum.”

TERMOD?NAM???N ?K?NC? YASASI VE YARATILI? SORULARI

2000'li y?llar?n ba??nda, bir grup H?ristiyan muhafazakar, temel bir bilimsel prensibin, termodinami?in ikinci yasas?n?n (soldaki foto?rafa bak?n) kald?r?lmas?n? talep etmek i?in Kongre Binas?'n?n (Kansas, ABD) merdivenlerinde topland?. Bunun nedeni, Evrenin termal ?l?m?n? ?ng?rd??? i?in bu fiziksel yasan?n Yarat?c?ya olan inan?lar?yla ?eli?ti?ine inanmalar?yd?. G?stericiler, b?yle bir gelece?e do?ru ilerleyen bir d?nyada ya?amak ve ?ocuklar?na bunu ??retmek istemediklerini s?yledi. Termodinami?in ikinci yasas?na kar?? y?r?t?len kampanyaya liderlik eden ki?i, yasan?n "?ocuklar?m?z?n evreni yard?msever ve sevgi dolu bir Tanr? taraf?ndan yarat?lm?? bir d?nya olarak alg?lamas?n? tehdit etti?ine" inanan Kansas eyaleti senat?r?nden ba?kas? de?il.

Bu paradoksald?r, ancak ayn? ABD'de, Yarat?l?? Ara?t?rma Enstit?s? ba?kan? Duane Gish'in liderli?indeki ba?ka bir H?ristiyan hareketi - yarat?l????lar - tam tersine, termodinami?in ikinci yasas?n? bilimsel olarak de?erlendirmekle kalm?yor, ayn? zamanda ona ?evkle ba?vuruyor. d?nyan?n tanr? taraf?ndan yarat?ld???n? kan?tlamak. Ana arg?manlar?ndan biri, etraftaki her ?eyin yarat?lmaktan ziyade kendili?inden yok olmaya e?ilimli olmas? nedeniyle ya?am?n kendili?inden ortaya ??kamayaca??d?r.

Bu iki H?ristiyan hareketi aras?ndaki bu kadar ?arp?c? ?eli?ki g?z ?n?ne al?nd???nda, mant?ksal bir soru ortaya ??k?yor: Bunlardan hangisi do?ru? Ve kimse hakl? m??

Bu makalede termodinami?in ikinci yasas?n? uygulaman?n m?mk?n oldu?u ve nerede imkans?z oldu?una ve bunun Yaradan'a olan inan? meseleleriyle nas?l ba?lant?l? oldu?una bakaca??z.

TERMOD?NAM???N ?K?NC? YASASI NED?R

Termodinamik?s? ve di?er enerji formlar?n?n ili?kilerini ve d?n???mlerini inceleyen bir fizik dal?d?r. Termodinami?in ilkeleri (bazen kanunlar?) ad? verilen birka? temel prensibe dayanmaktad?r. Bunlar?n aras?nda en ?nl?s? muhtemelen ikinci prensiptir.

Termodinami?in t?m ilkelerine k?sa bir genel bak?? yaparsak, bunlar k?saca a?a??daki gibidir:

?lk ba?lang?? termodinamik sistemlere uygulanan enerjinin korunumu yasas?n? temsil eder. ?z?, ?s?n?n ?zel bir enerji bi?imi olmas? ve enerjinin korunumu ve d?n???m? yasas?nda dikkate al?nmas? gerekti?idir.

?kinci ba?lang?? termodinamik s?re?lerin y?n?ne k?s?tlamalar getirerek, ?s?n?n daha az ?s?t?lm?? g?vdelerden daha fazla ?s?t?lm?? g?vdelere kendili?inden aktar?lmas?n? yasaklar. Bundan ayr?ca ?s?y? y?zde y?z verimlilikle i?e d?n??t?rmenin imkans?z oldu?u sonucu ??k?yor (?evre kay?plar? ka??n?lmazd?r). Buna dayanarak s?rekli hareket makinesi yaratmay? imkans?z hale getiriyor.

???nc? ba?lang?? herhangi bir fiziksel cismin s?cakl???n?n sonlu bir s?rede mutlak s?f?ra getirilmesinin m?mk?n olmad???n?, yani mutlak s?f?ra ula??lamayaca??n? belirtmektedir.

S?f?r (veya ortak) ba?lang?? Bazen izole edilmi? bir sistemin, ba?lang?? durumu ne olursa olsun, sonunda termodinamik denge durumuna gelmesi ve onu kendi ba??na b?rakamamas? ilkesi olarak da an?l?r. Termodinamik denge, sistemin bir k?sm?ndan di?erine ?s? transferinin olmad??? bir durumdur. (?zole sistemin tan?m? a?a??da verilmi?tir.)

Termodinami?in ikinci yasas?n?n yukar?da verilenlere ek olarak ba?ka form?lasyonlar? da vard?r. Yarat?l??la ilgili bahsetti?imiz t?m tart??malar bunlardan birinin etraf?nda d?n?yor. Bu form?lasyon a?ina olmam?z gereken entropi kavram?yla ilgilidir.

Entropi(bir tan?ma g?re) bir sistemin d?zensizli?inin veya kaosunun g?stergesidir. Basit bir ifadeyle, bir sistemde ne kadar ?ok kaos h?k?m s?rerse, sistemin entropisi de o kadar y?ksek olur. Termodinamik sistemler i?in entropi ne kadar y?ksek olursa, sistemi olu?turan maddi par?ac?klar?n (?rne?in molek?llerin) hareketi de o kadar kaotik olur.

Zamanla bilim insanlar? entropinin daha geni? bir kavram oldu?unu ve yaln?zca termodinamik sistemlere uygulanamayaca??n? fark etti. Genel olarak, herhangi bir sistemde de?i?ebilen - artabilen veya azalabilen belirli miktarda kaos vard?r. Bu durumda entropiden bahsetmek yerinde olur. ??te baz? ?rnekler:

· Bir bardak su. Su donar ve buza d?n???rse, molek?lleri bir kristal kafese ba?lan?r. Bu, suyun erimesi ve molek?llerin rastgele hareket etmesi durumundan daha b?y?k bir d?zene (daha az entropi) kar??l?k gelir. Bununla birlikte, erimi? olan su, i?inde bulundu?u cam olan ?eklini hala korur. Su buharla??rsa molek?ller daha da yo?un hareket eder ve kendilerine sa?lanan hacmin tamam?n? kaplayarak daha da d?zensiz hareket ederler. B?ylece entropi daha da artar.

· G?ne? sistemi. Onda hem d?zeni hem de d?zensizli?i g?zlemleyebilirsiniz. Gezegenler y?r?ngelerinde ?yle bir hassasiyetle hareket ediyorlar ki, g?kbilimciler herhangi bir zamanda onlar?n konumlar?n? binlerce y?l ?nceden tahmin edebiliyorlar. Bununla birlikte, g?ne? sisteminde daha d?zensiz hareket eden birka? asteroit ku?a?? vard?r; bunlar ?arp???r, par?alan?r ve bazen ba?ka gezegenlere d??er. Kozmologlara g?re, ba?lang??ta t?m g?ne? sistemi (G?ne? hari?) daha sonra kat? gezegenlerin olu?tu?u bu t?r asteroitlerle doluydu ve bu asteroitler ?u ana g?re daha da kaotik bir ?ekilde hareket ediyordu. E?er bu do?ruysa, g?ne? sisteminin entropisi (G?ne? hari?) ba?lang??ta daha y?ksekti.

· G?kada. Galaksi, merkezi etraf?nda hareket eden y?ld?zlardan olu?ur. Ancak burada bile belli miktarda d?zensizlik var: y?ld?zlar bazen ?arp???yor, hareket y?n?n? de?i?tiriyor ve kar??l?kl? etki nedeniyle y?r?ngeleri ideal de?il, biraz kaotik bir ?ekilde de?i?iyor. Yani bu sistemde entropi s?f?r de?ildir.

· ?ocuk odas?. K???k ?ocu?u olanlar entropi art???n? s?kl?kla kendi g?zleriyle g?zlemlerler. Temizli?i yapt?ktan sonra daire g?receli bir d?zene kavu?ur. Ancak bir veya iki ?ocu?un birka? saat (ve bazen daha az) uyan?k halde orada kalmas?, bu dairenin entropisinin ?nemli ?l??de artmas? i?in yeterlidir...

Son ?rnek sizi g?l?msettiyse, b?y?k olas?l?kla entropinin ne oldu?unu anl?yorsunuzdur.

Termodinami?in ikinci yasas?na d?necek olursak, dedi?imiz gibi onun entropi kavram?yla ili?kilendirilen ba?ka bir form?lasyonu daha oldu?unu hat?rlayal?m. ??yle geliyor: yal?t?lm?? bir sistemde entropi azalamaz. Ba?ka bir deyi?le, kendisini ?evreleyen d?nyadan tamamen kopmu? bir sistemde d?zensizlik kendili?inden azalamaz; yaln?zca artabilir veya a??r? durumlarda ayn? d?zeyde kalabilir.

S?cak, kilitli bir odaya bir buz k?p? koyarsan?z, bir s?re sonra eriyecektir. Ancak bu odada ortaya ??kan su birikintisi asla bir buz k?p?ne d?n??meyecektir. Orada bir ?i?e parf?m a??n, koku odaya yay?lacakt?r. Ama hi?bir ?ey onun ?i?eye geri d?nmesini sa?layamaz. Oraya bir mum yakarsan yanacakt?r ama hi?bir ?ey duman?n tekrar muma d?n??mesini sa?layamaz. T?m bu s?re?ler y?nl?l?k ve geri d?nd?r?lemezlik ile karakterize edilir. Sadece bu odada de?il, t?m Evrende meydana gelen s?re?lerin bu kadar geri d?nd?r?lemezli?inin nedeni tam olarak termodinami?in ikinci yasas?nda yatmaktad?r.

TERMOD?NAM???N ?K?NC? YASASI NELERE UYGULANIR?

Ancak bu yasa, t?m g?r?n?rdeki basitli?ine ra?men, klasik fizi?in en zor ve s?kl?kla yanl?? anla??lan yasalar?ndan biridir. Ger?ek ?u ki, form?lasyonunda bazen yeterince dikkat edilmeyen bir kelime var - bu "izole edilmi?" kelimesi. Termodinami?in ikinci yasas?na g?re entropi (kaos) yaln?zca yal?t?lm?? sistemlerde azalamaz. Kanun budur. Ancak di?er sistemlerde bu art?k bir yasa de?ildir ve entropi artabilir veya azalabilir.

Yal?t?lm?? sistem nedir? Termodinamik a??s?ndan genel olarak ne t?r sistemlerin mevcut oldu?una bakal?m:

· A??k. Bunlar d?? d?nyayla madde (ve muhtemelen enerji) al??veri?i yapan sistemlerdir. ?rnek: bir araba (benzin, hava t?ketir, ?s? ?retir).

· Kapal?. Bunlar d?? d?nyayla madde al??veri?i yapmayan ancak onunla enerji al??veri?i yapabilen sistemlerdir. ?rnek: uzay gemisi (m?h?rl?d?r ancak g?ne? panelleri kullanarak g?ne? enerjisini emer).

· ?zole edilmi? (kapal?). Bunlar d?? d?nyayla madde ve enerji al??veri?i yapmayan sistemlerdir. ?rnek: termos (kapal? ve ?s?y? korur).

Belirtti?imiz gibi, termodinami?in ikinci yasas? listelenen sistem t?rlerinin yaln?zca ???nc?s? i?in ge?erlidir.

?rnek vermek gerekirse, kilitli bir s?cak oda ve i?inde eriyen bir buz par?as?ndan olu?an bir sistemi hat?rlayal?m. ?deal durumda bu, yal?t?lm?? bir sisteme kar??l?k geliyordu ve entropisi artt?. Ancak ?imdi d??ar?n?n ?iddetli ayaz oldu?unu ve pencereyi a?t???m?z? d???nelim. Sistem a??ld?: Odaya so?uk hava akmaya ba?lad?, odadaki s?cakl?k s?f?r?n alt?na d??t? ve daha ?nce su birikintisine d?n??en buz par?am?z yeniden dondu.

Ger?ek hayatta kilitli bir oda yal?t?ml? bir sistem de?ildir ??nk? asl?nda cam ve hatta tu?lalar ?s?n?n ge?mesine izin verir. Yukar?da da belirtti?imiz gibi ?s? da bir enerji t?r?d?r. Dolay?s?yla kilitli bir oda asl?nda izole bir oda de?il, kapal? bir sistemdir. T?m pencereleri ve kap?lar? s?k?ca kapatsak bile, ?s? yine de yava? yava? odadan ??kacak, donacak ve su birikintimiz de buza d?n??ecektir.

Bir ba?ka benzer ?rnek ise donduruculu bir odad?r. Dondurucu kapal?yken s?cakl??? oda s?cakl???yla ayn? olur. Ancak onu a?ar a?maz so?umaya ba?layacak ve sistemin entropisi azalmaya ba?layacakt?r. Bu, b?yle bir sistemin kapal? hale gelmesi, yani ?evreden enerji (bu durumda elektrik) t?ketmesi nedeniyle m?mk?n olmaktad?r.

?lk durumda (bir par?a buz i?eren bir oda) sistemin ?evreye enerji salmas? ve ikincisinde (donduruculu bir oda) tam tersine onu almas? dikkat ?ekicidir. Ancak her iki sistemin de entropisi azald?. Bu, termodinami?in ikinci yasas?n?n de?i?mez bir yasa olarak hareket etmeyi b?rakmas? i?in, genel durumda ?nemli olan?n enerji transferinin y?n? de?il, sistem ile sistem aras?nda b?yle bir transferin varl???n?n oldu?u anlam?na gelir. d?? d?nya.

CANSIZ DO?ADA ENTROP?N?N AZALTILMASINA ?RNEKLER. Yukar?da tart???lan sistem ?rnekleri insan taraf?ndan yarat?lm??t?r. Cans?z do?ada akl?n kat?l?m? olmadan entropinin azald???na dair herhangi bir ?rnek var m?? Evet, istedi?in kadar.

Kar taneleri. Olu?umlar? s?ras?nda d?zensiz hareket eden su buhar? molek?lleri d?zenli bir kristal halinde birle?ir. Bu durumda so?utma meydana gelir, yani enerji ?evreye sal?n?r ve atomlar enerji a??s?ndan kendileri i?in daha uygun bir pozisyon i?gal eder. Bir kar tanesinin kristal kafesi, d?zensiz hareket eden buhar molek?llerinden daha b?y?k bir d?zene kar??l?k gelir.

Tuz kristalleri. Pek ?ok ki?inin okul y?llar?ndan hat?rlayabilece?i bir deneyimde de benzer bir s?re? g?zlemleniyor. Konsantre bir tuz ??zeltisi (?rne?in, sofra tuzu veya bak?r s?lfat) i?eren bir barda?a bir iplik indirilir ve ?ok ge?meden kaotik olarak ??z?nm?? tuz molek?lleri, tuhaf ?ekilli g?zel ?ekiller olu?turur.

Fulguritler. Fulgurit, yere y?ld?r?m d??t???nde kumdan olu?an bir ?ekildir. Bu s?re?te enerji (y?ld?r?m elektrik ak?m?) emilir ve kumun erimesine yol a?ar, bu da daha sonra kat? bir ?ekil halinde kat?la??r, bu da kaotik olarak da??lm?? kumdan daha b?y?k bir d?zene kar??l?k gelir.

G?let ?zerinde su mercime?i. Tipik olarak, bir g?letin y?zeyinde b?y?yen su mercime?i, e?er ?ok fazla varsa, g?letin t?m alan?n? i?gal etme e?ilimindedir. Su mercime?i ellerinizle itmeye ?al???n, bir dakika i?inde yerine geri d?necektir. Bununla birlikte, r?zgar esti?inde (bazen zorlukla alg?lanabilir), su mercime?i g?l?n bir k?sm?nda birikir ve orada "s?k??t?r?lm??" bir halde bulunur. R?zg?r enerjisinin emilmesi nedeniyle entropi azal?r.

Azotlu bile?iklerin olu?umu. Her y?l d?nya atmosferinde yakla??k 16 milyon f?rt?na meydana geliyor ve bunlar?n her birinde onlarca ve y?zlerce y?ld?r?m d???yor. ?im?ek ?akmalar? s?ras?nda atmosferin basit bile?enleri (nitrojen, oksijen ve nem) bitki b?y?mesi i?in gerekli olan daha karma??k nitrojen bile?iklerine d?n???r. Bu durumda entropideki azalma, elektriksel y?ld?r?m de?arjlar?n?n enerjisinin emilmesinden kaynaklanmaktad?r.

Butlerov'un tepkisi. Bu kimyasal s?re? ayn? zamanda otokatalitik sentez olarak da bilinir. ??inde karma??k yap?daki ?eker molek?lleri belli bir ortamda kendili?inden b?y?yerek geometrik ilerlemeyle kendi t?rlerini olu?tururlar. Bu, bu t?r molek?llerin kimyasal ?zelliklerinden kaynaklanmaktad?r. Butlerov reaksiyonunda kimyasal yap?n?n d?zenlenmesi ve dolay?s?yla kaosun azalt?lmas? da ?evreyle enerji al??veri?i nedeniyle ortaya ??kar.

Volkanlar. Kaotik bir ?ekilde hareket eden magma molek?lleri y?zeye ??karak kristal bir kafes halinde kat?la??r ve volkanik da?lar ve karma??k ?ekilli kayalar olu?turur. Magmay? termodinamik bir sistem olarak d???n?rsek, termal enerjinin ?evreye sal?nmas? nedeniyle entropisi azal?r.

Ozon olu?umu. Oksijen molek?lleri i?in enerji a??s?ndan en uygun durum O2'dir. Ancak sert kozmik radyasyonun etkisi alt?nda ?ok say?da molek?l ozona (O3) d?n??t?r?l?r ve i?inde olduk?a uzun s?re kalabilir. Bu s?re? d?nya atmosferinde serbest oksijen oldu?u s?rece s?rekli olarak devam eder.

Kumdaki delik. Nehirlerimizdeki suyun ne kadar kirli oldu?unu herkes bilir: ??inde ??p, yosun ve benzeri ?eyler bulunur ve hepsi birbirine kar??m??t?r. Ancak k?y?ya yak?n kumda k???k bir delik var ve su i?ine akm?yor, i?inden s?z?yor. Ayn? zamanda filtrelenir: e?it ?ekilde kirlenmi? su, temiz ve hatta daha kirli suya b?l?n?r. Entropi a??k?a azal?r ve bu, seviye fark?ndan dolay? suyu nehirden deli?e s?zmaya zorlayan yer?ekimi kuvveti nedeniyle olur.

Su birikintisi. Evet, evet, ya?murdan sonra kalan basit bir su birikintisi de entropinin kendili?inden azalabilece?ini g?steriyor! Termodinami?in ikinci yasas?na g?re ?s?, daha az ?s?t?lan cisimlerden daha ?ok ?s?t?lan cisimlere kendili?inden aktar?lamaz. Bununla birlikte, su birikintisindeki suyun s?cakl??? s?rekli olarak topra??n ve ?evredeki havan?n s?cakl???ndan birka? derece daha d???k tutulur (bunu evde bir tabak su ve bir termometre ile kontrol edebilirsiniz; kuru ve nem ?l?erden olu?an bir higrometre). ?slak termometre de bu prensibe dayanmaktad?r). Neden? ??nk? su birikintisi buharla??r, daha h?zl? molek?ller y?zeyinden kopup buharla??rken, daha yava? olanlar kal?r. S?cakl?k molek?ler hareketin h?z?yla ili?kili oldu?undan, su birikintisinin daha s?cak ortama g?re s?rekli olarak kendi kendine so?udu?u ortaya ??kt?. Bu nedenle su birikintisi a??k bir sistemdir, ??nk? ?evreyle sadece enerji de?il, ayn? zamanda madde al??veri?inde bulunur ve i?indeki s?re?ler a??k?a termodinami?in ikinci yasas?n?n g?sterdi?inin tersi y?nde ilerler.

E?er ak?ll?ysan?z ve biraz vakit ay?r?rsan?z buna benzer binlerce ?rne?i hat?rlay?p yazabilirsiniz. Listelenen durumlar?n ?o?unda, entropideki azalman?n izole bir kaza de?il, bir kal?p oldu?unu - buna y?nelik e?ilimin bu t?r sistemlerin yap?s?n?n do?as?nda var oldu?unu belirtmek ?nemlidir. Dolay?s?yla uygun ko?ullar olu?tu?unda her zaman ortaya ??kar ve bu ko?ullar mevcut oldu?u s?rece ?ok uzun s?re devam edebilir. T?m bu ?rnekler ne entropiyi azaltan karma??k mekanizmalar?n varl???n? ne de akl?n m?dahalesini gerektirir.

Elbette sistem izole de?ilse i?indeki entropinin azalmas?na hi? gerek yok. Aksine, kendili?inden daha s?k meydana gelen entropi art???, yani kaos art???d?r. Her hal?karda, denetimsiz ve bak?ms?z b?rak?lan her ?eyin, kural olarak, iyile?mek yerine bozularak kullan?lamaz hale gelmesine al?????z. Hatta bunun maddi d?nyan?n belirli bir temel ?zelli?i oldu?u bile s?ylenebilir - kendili?inden bozulma arzusu, entropiyi art?rmaya y?nelik genel e?ilim.

Ancak bu alt ba?l?k, bu genel e?ilimin yaln?zca izole sistemlerde ge?erli oldu?unu g?stermi?tir. Di?er sistemlerde entropinin artmas? bir yasa de?ildir; her ?ey belirli bir sistemin ?zelliklerine ve i?inde bulundu?u ko?ullara ba?l?d?r. Tan?m gere?i termodinami?in ikinci yasas? bunlara uygulanamaz. A??k veya kapal? sistemlerden birinde entropi artsa bile, bu termodinami?in ikinci yasas?n?n yerine getirilmesi de?il, yaln?zca bir b?t?n olarak maddi d?nyan?n karakteristi?i olan entropiyi art?rmaya y?nelik genel e?ilimin bir tezah?r?d?r, ancak mutlak olmaktan uzak.

TERMOD?NAM???N ?K?NC? YASASI VE EVREN?M?Z

Hevesli bir g?zlemci y?ld?zl? g?ky?z?ne bakt???nda, deneyimli bir g?kbilimci ona teleskopla bakt???nda, her ikisi de onun sadece g?zelli?ini de?il, ayn? zamanda bu makrokozmosta h?k?m s?ren muhte?em d?zeni de g?zlemleyebilir.

Peki bu s?ralama, evreni Allah'?n yaratt???n? kan?tlamak i?in kullan?labilir mi? ??yle bir mant?k y?r?tmek do?ru olur mu: Evren, termodinami?in ikinci yasas?na g?re kaosa girmedi?ine g?re, bu onun Tanr? taraf?ndan kontrol edildi?ini kan?tlar m??

Belki de evet diye d???nmeye al??k?ns?n?z. Ama asl?nda san?lan?n aksine hay?r. Daha do?rusu, bu konuda biraz farkl? kan?tlar?n kullan?lmas? m?mk?nd?r ve gereklidir, ancak termodinami?in ikinci yasas?n?n kullan?lmas? m?mk?n de?ildir.

?lk ?nce Evrenin izole bir sistem oldu?u hen?z kan?tlanmad?. Elbette bunun tersi kan?tlanmam?? olsa da, termodinami?in ikinci yasas?n?n bir b?t?n olarak buna uygulanabilece?ini kesin olarak s?ylemek hen?z m?mk?n de?il.

Ama diyelim ki Evrenin bir sistem olarak izolasyonu gelecekte kan?tlanacak (bu olduk?a m?mk?n). Peki ne olacak?

ikinci olarak Termodinami?in ikinci yasas?, belirli bir sistemde tam olarak neyin h?k?m s?rece?ini s?ylemez: d?zen mi yoksa kaos mu? ?kinci yasa bu d?zenin veya d?zensizli?in hangi y?ne do?ru de?i?ece?ini, izole bir sistemde kaosun artaca??n? s?yl?yor. Peki Evrendeki d?zen hangi y?nde de?i?iyor? Bir b?t?n olarak Evren hakk?nda konu?ursak, i?inde kaos (ve entropi) art?yor. Burada Evreni tek tek y?ld?zlar, galaksiler veya bunlar?n k?meleriyle kar??t?rmamak ?nemlidir. Bireysel galaksiler (Samanyolu'muz gibi) ?ok kararl? yap?lar olabilir ve milyonlarca y?l boyunca hi?bir ?ekilde bozulmam?? gibi g?r?nebilir. Ancak bunlar izole edilmi? sistemler de?ildir: ?evredeki alana s?rekli olarak enerji (???k ve ?s? gibi) yayarlar. Y?ld?zlar yanar ve y?ld?zlararas? uzaya s?rekli olarak madde (“g?ne? r?zgar?”) yayar. Bu sayede Evrende y?ld?zlar?n ve galaksilerin yap?land?r?lm?? maddesinin kaotik olarak da??lm?? enerji ve gaza d?n??mesi i?in s?rekli bir s?re? meydana gelir. Bu entropinin artmas? de?ilse nedir?

Bu bozunma s?re?leri elbette ?ok yava? bir h?zda meydana gelir, bu y?zden onlar? hissetmiyor gibiyiz. Ancak onlar? ?ok y?ksek bir h?zda, ?rne?in trilyon kat daha h?zl? g?zlemleyebilseydik, o zaman y?ld?zlar?n do?umu ve ?l?m?n?n ?ok dramatik bir tablosu g?zlerimizin ?n?nde ortaya ??kacakt?. Evrenin ba?lang?c?ndan bu yana var olan ilk nesil y?ld?zlar?n ?oktan ?ld???n? hat?rlamakta fayda var. Kozmologlara g?re gezegenimiz, bir zamanlar yanm?? bir y?ld?z?n varl???n?n ve patlamas?n?n kal?nt?lar?ndan olu?uyor; Bu t?r patlamalar sonucunda t?m a??r kimyasal elementler olu?ur.

Bu nedenle, Evreni yal?t?lm?? bir sistem olarak d???n?rsek, hem ge?mi?te hem de bug?n termodinami?in ikinci yasas? genel olarak kar??lanmaktad?r. Bu, Allah'?n koydu?u kanunlardan biridir ve bu nedenle Evren'de di?er fizik kanunlar? gibi i?ler.

Yukar?da s?ylenenlere ra?men, Evrende h?k?m s?ren d?zenle ilgili pek ?ok ?a??rt?c? ?ey vard?r, ancak bunlar termodinami?in ikinci yasas?ndan de?il, ba?ka nedenlerden kaynaklanmaktad?r.

B?ylece Newsweek dergisi (09 Kas?m 1998 tarihli say?s?), Evrenin yarat?l???na ili?kin ke?iflerin bizi ne gibi sonu?lara g?t?rd???n? inceledi. Ger?eklerin "enerjinin ve hareketin k?kenini yoktan, yani yoktan, muazzam bir ???k ve enerji patlamas?yla g?sterdi?ini" s?yledi; bu, daha ziyade [?ncil'deki kitaptaki] Yarat?l??'?n tan?m?na kar??l?k geliyor." Newsweek dergisinin, Evrenin do?u?unun bu olay?n ?ncil'deki tan?m?yla benzerli?ini nas?l a??klad???na dikkat edin.

Bu dergi ??yle yaz?yor: “Serbest b?rak?lan kuvvetler ?a??rt?c? bir ?ekilde (mucizevi bir ?ekilde?) dengeliydi ve ?yle de kal?yor: B?y?k Patlama biraz daha az ?iddetli olsayd?, Evrenin geni?lemesi daha yava? ve k?sa s?rede (birka? milyon y?l i?inde) ilerleyecekti. ya da birka? dakika i?inde - en az?ndan yak?nda) s?re? tersine d?necek ve ??k?? ya?anacakt?r. Patlama biraz daha g??l? olsayd?, Evren fazlas?yla seyreltilmi? bir "s?v? et suyuna" d?n??ebilirdi ve y?ld?zlar?n olu?umu imkans?z hale gelebilirdi. Varolma ?ans?m?z kelimenin tam anlam?yla astronomik derecede k???kt?. B?y?k Patlama s?ras?nda madde ve enerjinin uzay?n hacmine oran?n?n ideal oran?n y?zde birinin katrilyonda biri kadar kalmas? gerekirdi.”

Newsweek, Evrenin yarat?l???n? kontrol eden ve ?unu bilen Birisinin oldu?unu ?ne s?rd?: “Bir dereceyi bile ortadan kald?r?rsan?z (yukar?da belirtildi?i gibi, hata pay? y?zde birin katrilyonda biri kadard?), ... ve sonu? sadece uyumsuzluk olmazd?. ama sonsuz entropi ve buz."

Astrofizik?i Alan Lightman ?unlar? itiraf etti: “Evrenin bu kadar y?ksek d?zeyde organize bir ?ekilde yarat?lm?? olmas? [bilim insanlar? i?in] bir gizemdir.” "Ba?ar?y? ama?layan herhangi bir kozmolojik teorinin eninde sonunda bu entropi gizemini a??klamak zorunda kalaca??n?" ekledi: Evren neden kaosa s?r?klenmedi? A??k?as?, olaylar?n do?ru geli?me olas?l???n?n bu kadar d???k olmas? bir kaza olamaz. (Al?nt?: Uyan?k!, 6/22/99, s. 7.)

TERMOD?NAM???N ?K?NC? YASASI VE HAYATIN K?KEN?

Yukar?da belirtildi?i gibi, termodinami?in ikinci yasas?n?n cans?z maddeden ya?am?n kendili?inden ortaya ??kmas?n?n imkans?zl???n? kan?tlad??? y?n?ndeki teoriler yarat?l????lar aras?nda pop?lerdir. 1970'lerin sonu - 1980'lerin ba??nda Yarat?l?? Ara?t?rma Enstit?s? bu konuyla ilgili bir kitap yay?nlad? ve hatta bu konuda SSCB Bilimler Akademisi ile yaz??maya ?al??t? (yaz??ma ba?ar?s?z oldu).

Ancak yukar?da da g?rd???m?z gibi termodinami?in ikinci yasas? yaln?zca yal?t?lm?? sistemlerde ge?erlidir. Ancak D?nya, s?rekli olarak G?ne?'ten enerji ald??? ve tam tersine onu uzaya sald??? i?in izole bir sistem de?ildir. Ve canl? bir organizma (hatta ?rne?in canl? bir h?cre) ayr?ca ?evre ve madde ile al??veri? yapar. Dolay?s?yla termodinami?in ikinci yasas? tan?m gere?i bu konuya uygulanmaz.

Yukar?da, maddi d?nyan?n artan entropiye y?nelik belirli bir genel e?ilim ile karakterize edildi?i, bunun nedeniyle ?eylerin yarat?lmaktan daha ?ok yok edildi?i ve kaosa d?n??t??? de belirtilmi?ti. Ancak belirtti?imiz gibi bu kanun de?il. ?stelik al??t???m?z makro d?nyadan kopup mikro d?nyaya, atomlar?n ve molek?llerin d?nyas?na dalarsak (ve ya?am?n buradan ba?lamas? gerekiyor), o zaman tersine d?nmenin ?ok daha kolay oldu?unu g?rece?iz. i?indeki entropiyi artt?rma s?re?leri. Bazen sistemin entropisinin azalmaya ba?lamas? i?in k?r, kontrols?z bir etki yeterlidir. Gezegenimiz kesinlikle bu t?r etkilerin ?rnekleriyle doludur: atmosferdeki g?ne? radyasyonu, okyanus taban?ndaki volkanik ?s?, d?nya y?zeyindeki r?zgar vb. Ve sonu? olarak bir?ok s?re? onlar i?in ters y?nde, "olumsuz" y?nde akar veya ters y?n onlar i?in "olumlu" hale gelir (?rnekler i?in yukar?da "Cans?z do?adaki azalan entropinin ?rnekleri" alt ba?l???na bak?n?z). Bu nedenle, entropiyi art?rmaya y?nelik genel e?ilimimiz bile ya?am?n bir t?r mutlak kural olarak ortaya ??k???na uygulanamaz: Bunun ?ok fazla istisnas? vard?r.

Elbette bu, termodinami?in ikinci yasas? ya?am?n kendili?inden olu?mas?n? yasaklamad???na g?re ya?am?n kendili?inden ortaya ??kabilece?i anlam?na gelmez. B?yle bir s?reci imkans?z k?lan veya son derece ihtimal d??? k?lan ba?ka bir?ok ?ey var, ancak bunlar?n art?k termodinamik ve onun ikinci yasas?yla ilgisi yok.

?rne?in bilim insanlar?, D?nya'n?n birincil atmosferinin varsay?lan ko?ullar?n? sim?le ederek, yapay ko?ullar alt?nda ?e?itli amino asit t?rleri elde etmeyi ba?ard?lar. Amino asitler ya?am?n bir t?r yap? ta??d?r: canl? organizmalarda protein (protein) olu?turmak i?in kullan?l?rlar. Ancak ya?am i?in gerekli olan proteinler, belirli bir dizilimle birbirine ba?lanan ve ?zel bir bi?imde, ?zel bir bi?imde dizilen y?zlerce, bazen de binlerce amino asitten olu?ur (sa?daki ?ekle bak?n). Amino asitleri rastgele bir s?rayla birle?tirirseniz, yaln?zca nispeten basit bir fonksiyonel protein olu?turma olas?l??? ihmal edilebilir d?zeyde olacakt?r; o kadar k???kt?r ki, bu olay asla ger?ekle?meyecektir. Bunlar?n rastgele olu?tu?unu varsaymak, da?larda tu?laya benzeyen birka? ta? bulmak ve yak?nlarda duran bir ta? evin ayn? ta?lardan do?al s?re?lerin etkisi alt?nda rastgele olu?tu?unu iddia etmekle hemen hemen ayn?d?r.

?te yandan, ya?am?n varl??? i?in proteinler de tek ba??na yeterli de?ildir: Rastgele olu?umlar? da inan?lmaz olan, daha az karma??k DNA ve RNA molek?llerine gerek yoktur. DNA asl?nda protein yapmak i?in gerekli olan yap?land?r?lm?? bilgilerin bulundu?u dev bir depodur. Bu bilgiyi kopyalay?p d?zelten ve "?retim amac?yla" kullanan tam bir protein ve RNA kompleksi taraf?ndan sunulur. B?t?n bunlar, bile?enleri tek tek hi?bir anlam ifade etmeyen ve hi?biri ondan ??kar?lamayan tek bir sistemdir. Parlak bir Tasar?mc?n?n bu sistemin yarat?l???nda ?al??t???n? anlamak i?in bu sistemin yap?s?n? ve ?al??ma prensiplerini daha derinlemesine ara?t?rmaya ba?lamak yeterlidir.

TERMOD?NAM???N ?K?NC? YASASI VE YARATICIYA ?NAN?

Termodinami?in ikinci yasas? genel olarak Yarat?c?ya olan inan?la uyumlu mudur? Sadece var oldu?u ger?e?iyle de?il, Evreni ve D?nyadaki ya?am? da yaratt??? ger?e?iyle (Yarat?l?? 1:1–27; Vahiy 4:11); D?nyan?n sonsuza kadar var olaca??na s?z verdi?ini (Mezmur 103:5) Bu, hem G?ne?'in hem de Evren'in ?u veya bu ?ekilde ebedi olaca?? anlam?na gelir; insanlar?n yery?z?nde cennette sonsuza kadar ya?ayacaklar?n? ve asla ?lmeyeceklerini (Mezmur 36:29; Matta 25:46; Vahiy 21:3, 4)?

Termodinami?in ikinci yasas?na olan inanc?n, Yarat?c?ya ve O'nun vaatlerine olan inan?la tamamen uyumlu oldu?unu rahatl?kla s?yleyebiliriz. Bunun nedeni de bizzat bu yasan?n form?lasyonunda yatmaktad?r: "?zole bir sistemde entropi azalamaz." Herhangi bir izole sistem, Yarat?c? dahil, hi? kimse onun i?ine m?dahale etmedi?i s?rece izole kal?r. Ancak m?dahale edip t?kenmez kuvvetinin bir k?sm?n? ona y?nlendirdi?i anda, sistem yal?t?lm?? olmaktan ??kacak ve termodinami?in ikinci yasas? burada i?lemeyi b?rakacakt?r. Yukar?da tart??t???m?z entropinin artmas?na y?nelik daha genel e?ilim i?in de ayn? ?ey s?ylenebilir. Evet, atomlardan Evren'e kadar ?evremizde var olan hemen hemen her ?eyin zamanla yok olma ve bozulma e?iliminde oldu?u a??kt?r. Ancak Yarat?c?, her t?rl? bozulma s?recini durdurmak ve hatta gerekli g?rd???nde bunlar? tersine ?evirmek i?in gerekli g?ce ve bilgeli?e sahiptir.

?nsanlar taraf?ndan genellikle hangi s?re?lerin sonsuz ya?am? imk?ns?z k?ld??? ?ne s?r?l?yor?

· Birka? milyar y?l sonra G?ne? s?necek. E?er Yarat?c? onun i?ine hi? kar??masayd? bu olurdu. Ancak O, Evrenin Yarat?c?s?d?r ve G?ne?'in sonsuza kadar yanmas?n? sa?layacak devasa bir enerjiye sahiptir. ?rne?in, enerji harcayarak G?ne?'te meydana gelen n?kleer reaksiyonlar?, sanki birka? milyar y?l daha yak?t ikmali yap?yormu??as?na tersine ?evirebilir ve ayr?ca G?ne?'in g?ne? r?zgar? ?eklinde kaybetti?i madde hacmini yeniden doldurabilir.

· Er ya da ge? D?nya bir asteroit ya da kara delikle ?arp??acak. Bunun olas?l??? ne kadar k???k olursa olsun vard?r, yani sonsuza kadar mutlaka ger?ekle?ecektir. Ancak Allah, bu t?r tehlikeli cisimlerin gezegenimize yakla?mas?n? engelleyerek, g?c?n? kullanarak D?nya'y? her t?rl? zarardan ?nceden koruyabilir.

· Ay D?nya'dan uzakla?acak ve d?nya ya?anmaz hale gelecektir. Ay, ?zerindeki iklimin az ?ok sabit kalmas? sayesinde d?nya ekseninin e?imini dengeler. Ay yava? yava? D?nya'dan uzakla??yor, bu nedenle gelecekte ekseninin e?imi de?i?ebilir ve iklim dayan?lmaz hale gelebilir. Ancak Allah elbette ki bu t?r feci de?i?imleri ?nleyecek ve Ay'? kendi uygun g?rd??? y?r?ngede tutabilecek g?ce sahiptir.

Hi? ??phe yok ki maddi d?nyadaki ?eylerin eskime, bozulma ve bozulma e?ilimi vard?r. Ancak Tanr?'n?n bizzat d?nyay? bu ?ekilde yaratt???n? unutmamal?y?z. Bu da onun plan?n?n bir par?as? oldu?u anlam?na geliyor. D?nyan?n Tanr?'dan ayr? olarak sonsuza kadar var olmas? ama?lanmam??t?. Tam tersine Allah'?n kontrol?nde sonsuza kadar var olacak ?ekilde yarat?lm??t?r. Ve Tanr?, d?nyay? yaratma konusunda hem bilgeli?e hem de g?ce sahip oldu?una g?re, onun, yaratt?klar?yla sonsuza kadar ilgilenecek ve i?indeki her ?eyi kendi kontrol? alt?nda tutacak ayn? g?ce ve bilgeli?e sahip oldu?undan ??phe etmemiz i?in hi?bir neden yok.

A?a??daki ?ncil ayetleri G?ne?'in, Ay'?n, D?nya'n?n ve insanlar?n sonsuza kadar var olaca??na dair g?vence vermektedir:
· « G?ne? ve ay var oldu?u s?rece nesilden nesile sizden korkacaklar» (Mezmur 72:5)
· « [Yery?z?] sonsuza kadar sars?lmayacak, sonsuza kadar» (Mezmur 103:5)
· « Do?rular d?nyay? miras alacak ve onda sonsuza kadar ya?ayacak» (Mezmur 37:29)

Dolay?s?yla hi?bir ?ey bizi termodinami?in ikinci yasas?na inanmaktan ve onu do?ru bir bilimsel prensip olarak g?rmekten, ayn? zamanda son derece dindar insanlar olmaktan ve Tanr?'n?n ?ncil'de kay?tl? t?m vaatlerinin ger?ekle?mesini beklemekten al?koyamaz.

D?R?ST ARG?MANLAR KULLANIN

Peki e?er inan?l? biriyseniz yaz?n?n ba??nda bahsetti?imiz dini gruplardan hangisine sesinizi katars?n?z? Termodinami?in ikinci yasas?n?n kald?r?lmas?n? talep eden H?ristiyan muhafazakarlar?n yukar?da anlat?lan g?sterisine kat?lanlara? Yoksa bu yasay? Tanr?'n?n ya?am? yaratmas?n?n kan?t? olarak kullanan yarat?l????lara m?? Ben kimse i?in de?ilim.

?nananlar?n ?o?u inan?lar?n? ?yle ya da b?yle savunma e?ilimindedir ve baz?lar? bunu yapmak i?in bilimin verilerini kullan?r ve bu da Yarat?c?n?n varl???n? b?y?k ?l??de do?rular. Ancak Kutsal Kitap'ta yer alan ciddi bir prensibi hat?rlamam?z bizim i?in ?nemlidir: "Biz... her konuda d?r?st davranmak istiyoruz" (?braniler 13:18). Dolay?s?yla Allah'?n varl???n? ispatlamak i?in yanl?? arg?manlara ba?vurmak elbette yanl?? olacakt?r.

Bu makaleden de g?rd???m?z gibi, Tanr?'n?n varl??? veya yoklu?u termodinami?in ikinci yasas?n? kan?tlamad??? veya ??r?tmedi?i gibi, termodinami?in ikinci yasas? da Tanr?'n?n varl???n?n kan?t? olarak kullan?lamaz. ?kinci prensip, t?pk? di?er fizik kanunlar?n?n b?y?k ?o?unlu?u gibi (?rne?in, evrensel ?ekim kanunu, momentumun korunumu kanunu, Ar?imed kanunu veya t?m Termodinami?in di?er ilkeleri).

Tanr?'n?n yaratt?klar? bize ?ok say?da ikna edici kan?t?n yan? s?ra Yarat?c?'n?n varl???na dair dolayl? kan?tlar da sa?lar. Bu nedenle, daha ?nce delil olarak kulland???m?z ifadelerden herhangi birinin yanl?? oldu?u ortaya ??karsa, inanc?n?z? savunmak i?in yaln?zca d?r?st arg?manlar kullanmak amac?yla onu terk etmekten korkmamal?s?n?z.