KALORİMETRE

Alm. Warmemasstechnik, Kaloriemetrie (f), Fr. Caloriemètrie (f), İng. Claroimetry. Isı ile ilgili büyüklükleri ölçme bilgisi. Isının ölçüldüğü âlete "kalorimetre" denir. Isı, başka cisimler üzerinde meydana getirdiği etkiye dayanarak dolaylı olarak ölçülür. Bu etkilerden en çok bilinenleri;

1) Bir maddenin hacminde sıcaklıkla meydana gelen artma,

2) Bir maddede durum değişmesine sebeb olma,

3) Enerjiye dönüşme olarak verilir.

nedeniyle transfer edilen enerjidir. Isı da iş gibi bir enerji transfer biçimidir. Isı ve iş hiçbir cisimde depo edilemez, ancak sistem sınırlarında ve geçiş halinde iken belirlenebilir. Her ikisi de birer eğri fonksiyonudurlar. Bir başka deyişle, ısı ve iş geçiş halindeki enerjilerdir.

Isı, belirli sıcaklıktaki bir sistemin sınırlarından, daha düşük sıcaklıktaki bir sisteme, sıcaklık farkı nedeniyle transfer edilen enerjidir. Isı da iş gibi bir enerji transfer biçimidir. Isı ve iş hiçbir cisimde depo edilemez, ancak sistem sınırlarında ve geçiş halinde iken belirlenebilir. Her ikisi de birer eğri fonksiyonudurlar. Bir başka deyişle, ısı ve iş geçiş halindeki enerjilerdir.

Isı birimi iş birimi ile aynıdır, yani joule (J) dür.

DQ = S x DT

S : Entropi
T : Sıcaklık

Isının Yayılma Şekilleri

Isı üç değişik şekilde yayılır. Bunlar aşağıda sıralandığı gibidir:

Kondüksiyon

İletim: Burada ısı enerjisi molekülden moleküle aktarılır. Bunun için moleküllerin birbirine dokunması gerekir. Bu yayılma biçimi daha çok katılarda görülür.

Taşınım

Konveksiyon: Burada ısı enerjisini taşıyan hareketli bir ortamdır. Örneğin kalorifer peteklerindeki ısı havaya aktarılır hava bu ısıyı çevredeki cisimlere taşır.Başka bir örnek olarak kaynayan suyu verebiliriz.Isınma ilk önce aşağıdan başlar ve ısınan su molekülleri yukarı doğru çıkar.soğuk olanlarda aşağı iner.

Işınım

Işıma: Bunun için maddesel bir ortam olmak zorunda değildir. Örneğin güneşteki ısı enerjisi ve elektrik ocağındaki ısı enerjisi ışıma yolu ile çevredeki cisimlere taşınır.

Isı enerjisi akışkanlarda (sıvı ve gazlarda) konveksiyon yoluyla ilerler. Konveksiyon ısının maddesel yerdeğiştirme ile yayılmasıdır. Gazın ısınan bölgesinde kısmi basınç artar ve yüksek basınçtan düşük basınca doğru gaz hareketi olur. Dolayısıyla sıcak gaz soğuk gaza doğru yerdeğiştirir. Gaz hareketi sayesinde gazın bir tarafındaki ısı her yere yayılır. Sıvılarda da benzer bir durum oluşur.

Isı katılarda iletim yolu ile yayılır. Katı maddenin molekülleri herhangi bir yolla hızlandırılırsa, hızlanan bu moleküller yanındaki moleküle daha hızlı çarpacağından yanındaki molekülleri de hızlandırır. Bu olay böylece devam eder ve sıcaklık katının her yanına dağılmış olur.

Entropi, bir sistemdeki düzensizliğin ölçüsü olarak ifade edilebilir. Daha değişik bir tanımla, entropi, bir termodinamik sistemden başka sistemlere iş şeklinde aktarabilecek enerji miktarını gösteren özellik veya durum fonksiyonu olarak da tanımlanır. Sistemdeki düzensizlik arttıkça, sistemin entropisi de artar, yani sistemin faydalı iş verme kabiliyeti de azalır.

Örneğin bir akışkan ısıtıldığında, molekül hareketleri düzensizleştiği için entropisi artar. Eğer bir sistem tamamı ile düzenli ise entropisi sıfır olabilir. Entropi, enerji gibi korunan bir özellik değildir. Gerçekte tüm işlemlerde, çevre ile sistemin entropi değişimlerinin toplamı daima pozitiftir. Kainatta bulunan her sistem ve canlının entropisi sürekli artmaktadır.

Termodinamiğin ikinci yasasına göre entropi ile ilgili olarak şu bağıntı verilmiştir.

DS = DQ / T

Termodinamik bilimi ondokuzuncu yüzyılın başından itibaren Avrupa'da (sonraları A.B.D'de) geliştirilmiştir. Katkıda bulunanlar arasında Carnot, Clausius, Maxwell, Boltzmann ve Gibbs en önde gelenlerdendir. Tarihsel olarak bu bilimin gelişimi makinelere dayalı sanayînin ve her türlü enerji kullanımının ilerlemesine paralellik gösterir.

Termodinamiğin ikinci yasasının değişik (ama eşdeğer) ifadelerinden birinde, kapalı bir sistemin entropisinin hiç bir zaman azalamayacağı belirtilir. "Kapalı" deyimi dışarıyla madde veya enerji alışverişinde bulunmayan sistem anlamına geliyor.

Klasik termodinamikte hacim, basınç, sıcaklık, enerji, ve entropi gibi kavramlar temel alınır. Diğer yandan termodinamik aynı zamanda istatistiksel kavramlar kullanılarak da ifade edilebilir. Mekanik (klasik veya kuantum) yasalarının istatistikle birleştirilerek kullanılması sayesinde geliştirilen "istatistiksel mekanik" veya "istatistiksel termodinamik", klasik termodinamiğin tarif ettiği ancak açıklayamadığı bazı olgulara derin açıklamalar getirmiştir. Bunlardan biri de entropi yasasıdır.

Entropi istatistik bağlamında yeniden tanımlanır. Örneğin Boltzmann'ın ünlü denkleminde

S = k Log W

Entropi, S, bir sistemin girebileceği mikroskopik durumların sayısı, W, yoluyla tanımlanır. Burada k Boltzmann sabitidir. Sözü edilen mikroskopik durumların tanımı ve sayılması ise, sistemi oluşturan atomları tarif eden temel mekanik yasalar kullanılarak yapılır.

Entropi yasasının zaman açısından tek taraflı niteliği ve gelecek ve geçmiş arasında ayrım yapması, onu fizikte bilinen tüm diğer yasalardan farklı kılar. (Yüksek enerji fiziğindeki muhtemel bir istisna dışında.) Doğal fiziksel olayların, insanların ve diğer canlıların kurdukları düzenlilikleri artırmak değil azaltmak eğiliminde olması (örneğin depremde binaların yıkılması) ve benzeri bir takım olgular, entropi yasasına onun bilimsel tanımını aşan anlamlar yüklenmesine önayak olmuştur. Dawkins, özellikle "The Blind Watchmaker" adlı kitabında, bu eğilimin genelleştirilmiş bir biçimi ile biyolojik evrim arasındaki bağlantılardan sözeder. Reichenbach, Bohm, Feynman, Popper ve Grünbaum gibi bazı düşünürler entropi yasası ve zaman kavramı arasındaki ilişkiyi değişik yollardan açıklamaya çalıştılar.

Batı'daki entropi yaklaşımı, Doğu'da özellikle Budha düşüncesinde kendini, benzer bir biçimde gösterir. Budha, "Bileşik olan heşeyin eninde sonunda çözüleceğini, dağılacağını" söyler. Budha'ya göre bu, evrensel bir yasadır ve istisnası yoktur. Entropi yasasında evrensel geçerli düzensizlik yönelimi, Budha düşüncesinde çok daha kesin bir yasa olarak yenilenir. Bu düzensizliğin ardından gelecek olan yepyeni düzenlilik, entropi yasasınca da Budha düşüncesince de inceleme alanına alınmaz. Bu alan Batı düşüncesinde Kaos kuramları, Doğu düşüncesinde ise Tao açılımlarında ele alınmıştı.