Termodinamik Araç Gereçleri

Termodinamik fiziğin günlük hayatta kullanıma çokça hizmet eden önemli bir alt dalıdır. Daha önce termodinamik uygulama alanları üzerinde durmuştuk. Bu yazıda termodinamik araç gereçleri ve kullanım alanları üzerinde duracağız.

Termodinamik araçları fiziğin termodinamik alanına ait bilgilerin ortaya çıkmasıyla geliştirilmiş araçlardır.

Termodinamik araç ve gereçleri şöyle sıralanabilir:

• Termoslar
• Buharlı kazanlar
• Gemi ve trenlerde kullanılan buharlı motorlar
• Kalorifer ısıtma sistemleri
• Modern pistonlu motorlar
• Buzdolabı, dondurucu ve klima gibi soğutma sistemleri
• Enerji üretim sistemleri
• Termik santraller
• Güneş enerjisi santralleri

Bütün bu araç ve gereçler termodinamik kullanım alanları için de örnek olarak verilebilir. Bütün motorlu araçların temelinde termodinamik olduğu düşünülürse günlük hayatımızda termodinamiğin çok önemli bir yeri olduğu anlaşılacaktır.

Termodinamik Araç ve Gereçlerinin Temel Mantığı

Fizik biliminin termodinamik alt alanındaki çalışmalar sonucunda günlük hayatımıza girmiş araç ve gereçlerin temel mantığı ısı ve diğer enerji türleri arasındaki etkileşimdir.

Isı bir enerji türüdür. Enerji doğada bir formdan başka bir forma dönüşmekte ancak asla yok olmamaktadır. Dolayısıyla yakıtların içerisinde depolanan kimyasal enerji yanma sonucu ısıya dönüştürülürse bunu dönüştürmemiz mümkündür. Bu mantıkla biz ısı enerjisi elde edebiliyorsak bundan faydalanabiliriz.

Araba motorlarında yakılan yakıt sonucu elde edilen ısı enerjisi genleşmeye neden olarak mekanik bir etki oluşturmaktadır. Bu şekilde ısı enerjisi mekanik enerjiye dönüşmektedir.

İçerisinde ısı transferi ve ısı enerjisinin dönüşümleri olan her sistem aslında termodinamikle doğrudan ilişkilidir.

Termodinamik Araçlarının Kısa Tarihçesi

Bugün termodinamik sayesinde üretilen araç ve gereçler hayatımızın temelini oluştursa da bu durum geçmişte böyle değildi. Elbette ısı kavramı her zaman vardı ve enerji bir türden başka türe yine dönüşüyordu. Ancak ısı ve mekanik arasındaki ilişki büyük ölçüde tam olarak keşfedilmemişti.

Termodinamiğin teknik açıdan temeline bakarsak 18. asrın başlarında insan gücü yerine dokuma tezgahlarında başka bir gücün kullanılma ihtiyacı sonucu doğduğu görebiliriz. Yani termodinamik ihtiyaçlar sonucunda gelişmiştir.

İnsan ya da hayvan gücü yerine makine gücü kullanımı fikri bu gücün yetersiz kalması sonucu doğmuştur. 1697 yılına geldiğimizde Thomas Savery ve bundan birkaç yıl sonra da (1712) Thomas Newcomen ilk buhar makinesi sayılabilecek aracı ürettiler. Ancak bu araç motor sayılamayacak kadar basit bir mantığa sahipti.

18. yüzyılın ortalarından sonra James Watt buhar makinelerini geliştirdi ve teknik anlamda termodinamik araçların temelini attı.

Zamanla bu icatlar gelişmiş ve buharlı makineler büyük bir sanayi doğurmuştur. Bu da toplumların hızlı şehirleşmesine ve sosyal yapının değişmesine yol açarak büyük bir devrim meydana getirmiştir.