Isı Transferi ve Termodinamik
Isı transferi termodinamikte tartışılan bir konudur. Termodinamik kavramları, bir bütün olarak fizik ve mekanik çalışmalarında çok önemlidir. Termodinamik, fizikteki en önemli çalışma alanlarından biri olarak kabul edilir. Bu kavramların uygulamalarına sahip alanlarda üstünlük sağlamak için ısı transferi ve termodinamik kavramlarında doğru bir anlayışa sahip olmak çok önemlidir. Bu yazıda, ısı transferi ve termodinamiğin ne olduğunu, tanımlarını ve uygulamalarını, termodinamik ile ısı transferi arasındaki benzerlikleri ve son olarak termodinamik ile ısı transferi arasındaki farkı tartışacağız.
Termodinamik
Termodinamik iki ana alana ayrılabilir. Birincisi klasik termodinamik, ikincisi ise istatistiksel termodinamiktir. Klasik termodinamik, "tam" bir çalışma alanı olarak kabul edilir; bu, klasik termodinamik çalışmasının bittiği anlamına gelir. Ancak istatistiksel termodinamik hala birçok açık kapısı olan gelişmekte olan bir alandır.
Klasik termodinamik, termodinamiğin dört yasasına dayanır. Termodinamiğin sıfırıncı yasası termal dengeyi tanımlar, termodinamiğin birinci yasası enerjinin korunumuna dayanır, termodinamiğin ikinci yasası entropi kavramına ve termodinamiğin üçüncü yasası Gibbs serbest enerjisine dayanır. İstatistiksel termodinamik büyük ölçüde kuantum düzeyine dayanır ve mikroskobik düzeydeki hareket ve mekanik, termodinamikle birlikte düşünülür ve esas olarak istatistikle ilgilenir.
Isı Transferi
Termal enerjiye sahip iki nesne maruz kaldığında, enerjiyi ısı şeklinde aktarma eğilimi gösterirler. Isı transferi kavramını anlamak için önce ısı kavramını anlamak gerekir. Isı olarak da bilinen termal enerji, bir sistemin iç enerjisinin bir şeklidir. Termal enerji, bir sistemin sıcaklığının nedenidir. Termal enerji, sistem moleküllerinin rastgele hareketleri nedeniyle oluşur. Mutlak sıfırın üzerinde bir sıcaklığa sahip her sistem pozitif bir termal enerjiye sahiptir. Atomların kendileri herhangi bir termal enerji içermez. Atomların kinetik enerjileri vardır. Bu atomlar birbirleriyle ve sistemin duvarlarıyla çarpıştıklarında fotonlar olarak termal enerjiyi serbest bırakırlar. Böyle bir sistemin ısıtılması, sistemin termal enerjisini artıracaktır. Sistemin termal enerjisi ne kadar yüksekse, sistemin rastgeleliği de o kadar yüksek olacaktır.
Isı transferi, ısının bir yerden başka bir yere hareketidir. Termal olarak temas eden iki sistem farklı sıcaklıklarda olduğunda, daha yüksek sıcaklıktaki nesneden gelen ısı, sıcaklıklar eşitlenene kadar daha düşük sıcaklıktaki nesneye akacaktır. Kendiliğinden bir ısı transferi için bir sıcaklık gradyanı gereklidir.
Isı transfer hızı watt olarak ölçülürken, ısı miktarı joule ile ölçülür. Birim watt, birim zaman başına joule olarak tanımlanır.
Isı Transferi ve Termodinamik arasındaki fark nedir?
• Termodinamik geniş bir çalışma alanıdır, oysa ısı transferi yalnızca tek bir olgudur.
• Isı transferi termodinamik altında incelenen bir olgudur.
• Isı transferi nicel olarak ölçülebilir bir kavramdır ancak termodinamik böyle bir konu değildir.
