Termodinamiğin Birinci Kanunu | Enerji Korunumu

Termodinamiğin Birinci Kanunu Nedir ?

Termodinamiğin birinci kanunu direk olarak enerji ile ilgili olduğu için öncelikle enerjinin tanımını ve formlarını belirttim. Ardından da bu yasayı örnekler ile herkesin anlayabileceği bir dilde sizlere aktarmaya çalıştım.

Enerji ve Formları

Enerjinin tanımı bizlere ilkokuldan beri iş yapabilme yeteneği olarak öğretildi. Bu kısmen doğru bir tanım ama aynı zamanda da çok eksik bir tanımdır. Enerjinin tam tanımını yapmak kolay değildir. Enerji bana göre; doğada gerçekleşen bütün fiziksel ve kimyasal olaylarda harcanan, üretilen ve açığa çıkan  ısı, ışık, hareket, elektrik veya manyetik  gibi formlarda bulunan bir kavramdır. Doğada gördüğünüz her şey enerji ve formlarının birbirleriyle etkileşimi sonucu bir araya gelmiştir.

Enerjinin ısı, ışık, hareket, elektrik ve manyetizma gibi formları bulunmaktadır. Bu formlar sürekli olarak birbirlerine dönüşüm içerisindedirler. Enerji, termodinamiksel olarak makroskobik ve mikroskobik olarak iki gruba ayrılır. Makroskobik enerji, sistemin dış özelliklerine göre sahip olduğu enerjidir, kinetik ve potansiyel enerji buna örnek olarak gösterilebilir. Mikroskobik enerji de sistemin iç enerjisidir ve hareket ile, manyetizma, elektrik ve yüzey gerilmesi gibi etkenlere bağlıdır.

Termodinamiğin Birinci Kanunu

Termodinamiğin birinci kanunu; enerji korunumu ilkesidir. Bu kanuna göre: “Enerji asla kaybolmaz sadece form değiştirir.” Bunun açıklamasını yapmam için önce enerji kavramından ve formlarından bahsetmem gerekiyor. Ardından bu yasayı daha iyi anlayıp benimseyeceksiniz. Enerji korunumu ilkesine göre, bir hal değişimi sırasında kapalı bir sistemin toplam enerjisindeki net değişimin sisteme giren toplam enerji ile sistemden çıkan toplam enerjinin farkına eşit olduğunu ifade eder.

Sisteme giren toplam enerji (Eg) – Sistemden çıkan toplam enerji (Eç) = Sistemin toplam enerjisindeki değişim (∆Esistem)

Eg-Eç=∆Esistem

Çevremizde gördüğümüz veya uzayda gerçekleşen her şey enerji korunumu ilkesinin bir sonucudur. Örneğin; sabit bir manyetik alan içerisinde bir iletkeni hareket ettirirsek, elektrik üretiriz bu alana elektrik verirsek de hareket enerjisi elde etmiş oluruz. Doğru akım motorlarını buna örnek verebiliriz. Yani manyetik enerjiyi, elektrik enerjisine, elektrik enerjisini de hareket enerjisine dönüştürmüş oluruz. Bu üretimi yaparken de %100 enerji dönüşümü sağlayamayız. Piyasadaki elektrik motorları %85-%95 arası verimlerle çalışırlar. Geriye kalan %5 – %15’lik kısım ise ısı enerjisi olarak çevreye yayılır. Yani enerji yok olmuyor sadece biçim değiştiriyor.

Termodinamiğin Birinci Kanunu Enerji Dönüşümleri
Termodinamiğin Birinci Kanunu Enerji Dönüşümleri

Enerji Korunum İlkesine Günlük Hayattan Örnekler

Güneşte her bir saniyede 564 milyon ton hidrojen, 560 milyon ton helyuma dönüşmektedir. Bu dönüşüm sırasında ise kaybolan 4 milyon ton kütle dünyamıza ısı ve ışık enerjisi olarak gelmektedir. Diğer yıldızlarda da bu oranlarda olmasa da bu şekilde füzyon tepkimeleri meydana gelir ve bu reaksiyonlarda kaybolan enerji de yıldızın ısı ve ışık enerjisini oluşturur.

Spor yaptığımızda terlememiz ve vücudumuzun ısınması bile bu kanunun bir sonucudur. Spor yaptığımızda vücudumuz önce karbonhidratı yakar daha sonra da yağları yakmaya başlar. Bu yıkım reaksiyonları sonucu ısı açığa çıkar ve vücut ısınır. Vücut da termal dengeyi sağlamak için terleme mekanizmasını devreye sokar. Yani besinlerle aldığımız enerjiyi kullanarak vücudumuz için hareket enerjisi oluşturuyoruz. Bunu yaparken de ısı açığa çıkarıyoruz enerji kaybolmuyor sadece biçim değiştiriyor.

Enerjinin İnsan Vücudundaki Durumu
Enerjinin İnsan Vücudundaki Durumu

Bitkiler klorofilleriyle sadece güneş ile değil birçok ışık kaynağıyla da besin üretimi gerçekleştirir. Burada ışık kimyasal enerji olarak kullanılarak bitki için besin ve enerji üretimi gerçekleşir. Belli bir yükseklikten serbest bıraktığımız bir cisim yüksekte hareketsiz dururken bir potansiyel enerjiye sahiptir. Düşey olarak düşmeye başladığında bu potansiyel enerji sürekli olarak azalırken, kinetik enerjisi de hemen hemen aynı oranda artar. En son yere düştüğünde ise kinetik enerjisi de potansiyel enerjisi de sıfıra eşitlenir. Örnekler daha da çoğaltılabilir çünkü çevremizde algıladığımız her şeyin çalışma temelinde enerji korunumu ilkesi vardır.

Potansiyel (PE) ve Kinetik (KE) Enerji Değişimi
Potansiyel (PE) ve Kinetik (KE) Enerji Değişimi

Bütün elektrik üretim santralleri termodinamiğin birinci kanununa göre çalışır. Termik, nükleer, güneş, rüzgar, jeotermal, biyogaz gibi santrallerin temel çalışma prensibi enerji korunum ilkesine dayalıdır. Örnekler daha da çoğaltılabilir çünkü çevremizde algıladığımız her şeyin çalışma temelinde enerji korunumu ilkesi vardır.

Sonuç olarak evrenin işleyişini ve harmonisini anlamaya çalıştığımız günümüz dünyasında enerji korunumu ilkesinin yeri çok önemlidir. Bilim insanı olsun yada olmasın herkes temel bir şekilde de olsa termodinamiğin birinci yasası olan enerji korunumu ilkesini bilmelidir.

 

Etiketler

Emre LEBLEBİCİOĞLU

Emre, 1993 yılın ekim ayında Adana'nın Seyhan ilçesinde doğdu. İlk,orta ve lise öğrenimini burada tamamladı. 2011 yılında Karabük Üniversitesi Enerji Sistemleri Mühendisliği bölümünü kazandı. 2012 yılında ise yine aynı üniversite de Mekatronik Mühendisliğinde çift anadala başladı. 2014 yılının ilk döneminde erasmus programı kapsamında Bükreş Politeknik Üniversitesi'nde eğitim aldı. 2015 yılında haziran ayında Enerji Sistemleri Mühendisliğinden, ağustos ayı sonunda ise Mekatronik Mühendisliğinden mezun olmuştur. Mezuniyetten sonra ise 1.5 yıl solar enerji sektöründe faaliyet göstermiştir. Askerlik vazifesini de yedek subay olarak tamamlamıştır.

İlişkili Makaleler

Kimler Neler Demiş?

avatar
  Subscribe  
Bildir

Burayı da inceleyebilirsiniz

Close
error: Content is protected !!
Close