Termodinamik kanunları; Hidrodinamik sistemlerdeki hangi yapıları tanımlar?
ısı ve iş transferlerinin yapısını tanımlar.
Termodinamik yasaları, termodinamiğin temelini oluşturan dört yasa. Termodinamik proseslerdeki ısı ve iş transferlerinin yapısını tanımlar. Termodinamik yasaları, çok genel bir geçerliliğe sahiptir ve karşılıklı etkileşimlerin ayrıntılarına veya incelenen sistemin özelliklerine bağlı olarak değişmez. Yani bir sistemin sadece madde veya enerji giriş-çıkışı bilinse dahi bu sisteme uygulanabilir. = Sıfırıncı yasası:= 1931 yılında Ralph H. Fowler tarafından tanımlanan bu yasa, temel bir fizik ilkesi olarak karşımıza çıktığı ve doğal olarak termodinamiğin 1. ve 2. yasalarından önce gelme zorunluluğu doğduğu için "sıfırıncı yasa" adını almıştır. Termodinamiğin bu en basit yasasına göre eğer iki sistem, birbiriyle etkileşim içerisindeyken aralarında ısı veya madde alışverişi olmuyorsa bu sistemler, termodinamik dengededir. Sıfırıncı yasa şöyle der: :Eğer A ve B sistemleri, termodinamik dengedeyse ve B ve C sistemleri de termodinamik denge içerisindeyse, A ve C sistemleri de termodinamik denge içerisindedir. Daha basit bir ifadeyle farklı sıcaklıklara sahip iki cisim arasında ısı alışverişine dayalı bir temas olursa sıcak olan cisim soğur, soğuk olan cisim ısınır. İşin temelinde, iki farklı sıcaklığa sahip iki cisim arasında gerçekleşen ısı akışının sıcak cisimden soğuk cisme doğru gerçekleştiği gerçeği yatar. Bazı soğuk cisimlerin sıcak, bazı sıcak cisimlerin de soğuk algılanması mümkündür. Örneğin –30° sıcaklık, kategorik olarak soğuk sınıfında düşünülebilirse de –50°ye göre daha sıcaktır. Isı akışının soğuktan sıcağa doğru olmayışının temeli şudur: Sıcaklık, malzeme atomlarının -daha doğrusu elektronlarının- kinetik enerjisine etki eden bir faktördür. Elektronlar, her zaman temel enerji seviyesinde olacak şekilde davranış gösterir. Kinetik enerjilerinin fazlasını aktarma ve temel enerji seviyesine dönme isteği hâkimdir. Sıcaklık, malzeme içinde atomların titreşmesi ile iletilir. Bu nedenledir ki ısı akışı, sıcak cisimden soğuk cisme doğru gerçekleşir. = Birinci yasası:= küçükresim 350px Tipik bir termodinamik sistem: ısı sıcak kaynatıcıdan soğuk yoğunlaştırıcıya doğru hareket eder ve bu sayede bir iş ortaya çıkar. Bir sistemin iç enerjisindeki değişim: sisteme verilen ısı ile, sisteme çevre tarafından uygulanan iş toplamıdır. :U2 – U1 = Q + W Bu yasa "enerjinin korunumu" olarak da bilinir. Enerji, yoktan var edilemez, var olan enerji de yok edilemez, sadece bir şekilden diğerine dönüşür. Bir sistemin herhangi bir çevrimi için çevrim sırasında ısı alışverişi ile iş alışverişi aynı birim sisteminde birbirlerine eşit farklı birim sistemlerinde ise birbirlerine orantılı olmak zorundadır. Bu ifadelerin yapılan deneylerle doğruluğu gözlenmiştir fakat ispat edilememektedir. Bütün bu ifadeler matematiksel olarak çok daha kolay ifade edilebilir. Aşağıdaki formüllerde * Q = çevrim boyunca net ısı alışverişini * W = çevrim boyunca net iş alışverişini göstersin. Ama bir de çevrime ihtiyaç duyuyoruz şimdi onu da basit olarak çizelim, Dosya:Örnek hal değişimi.JPG Şimdi bu şekilde sistemin herhangi iki hâli görünüyor yani 1 ve 2 nolu noktalar. Hâl değişimleri ise A , B , C çizgileriyle sağlansın. Ok yönleri de hâl değişimlerinin olacağı yönler. Şimdi hâl değişimleri 1A2 ve 1B2 ise 2C1 ilk hâle dönülen durumdur. Şimdi çevrimleri kurguluyalım elimizde 1A2C1 ve 1B2C1 çevrimleri var: * 1A∫2.δ.Q + 2C∫1.δ.Q = 1A∫2.δ.W + 2C∫1.δ.W ( 1A2C1 Çevrimi ) (a denklemi) * 1B∫2.δ.Q + 2C∫1.δ.Q = 1B∫2.δ.W + 2C∫1.δ.W ( 1B2C1 Çevrimi ) (b denklemi) 1A2C1 ve 1B2C1 çevrimleri birbirlerine eşittir. Termodinamiğin 1. yasası uygulandığında a ve b denklemleri ortaya çıkar b denklemi a denkleminden çıkarırsak c denklemini buluruz. * 1A∫2 ( δ.Q - δ.W ) = 1B∫2( δ.Q - δ.W ) (c denklemi) 1A2 ve 1B2 aynı hâller arasında herhangi iki hâl değişimi olduğundan δQ – δW ifadesinin 1-2 noktası arasındaki bütün hâl değişimleri için bağımsız olduğu söylenebilir. Bunların farkı nokta fonksiyonudur ve tam diferansiyeldir. Bu sisteme has bir özellik olup sistemin enerjisidir ve E ile gösterilir (E=δQ-δW) sonsuz küçük hâl değişimi için bu formülün integrali alınırsa, * Q1-2 : Sistemin hâl değişimindeki ısı alışverişi * W1-2 : Sistemin hâl değişimindeki iş alışverişi * E1 : Sistemin ilk hâldeki enerjisi ve * E2 : Sistemin son hâldeki enerjisi olmak üzere, :Q1-2 – W1-2 = E2 – E1 formülü çıkar. Termodinamikte enerji, maddenin yapısına bağlı iç enerji ve koordinat eksenlerine bağlı olan kinetik enerji (EK) ve potansiyel enerji (EP) olarak ayrılabilir, :E = U + EK \+ EP Sistemin herhangi bir hâl değişimindeki enerjisi de, :Q1-2 – W1-2 = E2 – E1 = (U2 – U1) + (1/2) m (V22 – V12) + m g (z2 – z1) * U: iç enerji * m: kütle * V: hız * g: yerçekimi ivmesi * z: yükseklik = İkinci yasası:= Birçok alanda uygulanabilen ikinci yasa şöyle tanımlanabilir: :: Bir ısı kaynağından ısı çekip buna eşit miktarda iş yapan ve başka hiçbir sonucu olmayan bir döngü elde etmek imkânsızdır.