Mühendislik Termodinamiği · 1. Ünite: Temel Kavramlar ve Tanımlar

Hal, Denge, Hal Değişimi ve Çevrimler

Bir sistemin "durumu"nu birkaç ölçülebilir büyüklükle tarif edebilmek, termodinamik analizin temelidir. Bu konuda özellik, hal, denge ve hal değişimi (süreç) kavramlarını tanımlayacak, hal postülatıyla bir sistemi tam belirleyen bağımsız özellik sayısını bulacak ve P–v diyagramında süreçleri ile çevrimleri okuyarak çevrim işini hesaplayacaksın.

Öğrenme hedefleri

Konu anlatımı

  1. Bağlam: Bir Sistemin Durumunu Nasıl Tarif Ederiz?

  2. Özellik ve Hal

  3. Denge ve Yarı Dengeli Süreç

  4. P–v Diyagramı, Çevrim ve Sınır İşi

  5. Çözümlü Örnekler

  6. Tablo: Hal Fonksiyonu mu, Yol Fonksiyonu mu?

  7. Sık Yapılan Hatalar ve Kavram Yanılgıları

Anahtar terimler

Özellik (property)
Sistemin hâline bağlı, yola bağlı olmayan ölçülebilir nitelik.
Hal postülatı (state postulate)
Basit sıkıştırılabilir sistemin hâli iki bağımsız yoğun özellikle belirlenir.
Yoğun özellik
Sistemin kütlesinden bağımsız özellik (P, T, ρ, v).
Ekstensif özellik
Sistemin kütlesiyle orantılı özellik (m, V, E).
Yarı dengeli süreç (quasi-equilibrium)
Sistemin her an dengeye çok yakın kaldığı, çok yavaş süreç.
Çevrim (cycle)
Son hâlin ilk hâl ile aynı olduğu süreç dizisi; özelliklerin net değişimi sıfırdır.
Hal fonksiyonu / yol fonksiyonu
Hal fonksiyonu yalnızca uç hâllere, yol fonksiyonu (ısı, iş) izlenen yola bağlıdır.
Sınır işi (boundary work)
Hareketli sınırda yapılan iş, W = ∫P dV.
İzobarik / izokorik / izotermal
Sırasıyla basıncın, hacmin ve sıcaklığın sabit kaldığı süreç.

Örnek soru

Aşağıdaki özelliklerden hangisi ekstensif (extensive) özelliktir?

  1. Basınç
  2. Hacim
  3. Sıcaklık
  4. Özgül hacim
  5. Yoğunluk

Doğru cevap: B

Çözüm

Sistem ikiye bölündüğünde yarıya inen özellik ekstensiftir. Hacim ve kütle ekstensiftir; hacim bu sebeple doğru cevaptır.
Basınç, sıcaklık ve yoğunluk bölmeyle değişmez (yoğun). Özgül hacim $v = V/m$ ekstensif bir büyüklüğün kütleye bölünmesidir; bu nedenle yoğundur.

Mühendislik Termodinamiği: tüm konular