16 EYLÜL 2009, ÇARŞAMBA

Genişleme Çalışmak

Tekrar merhaba.Bir sisteme ısı ilave edildiğinde, sistem iş yaptığında veya sistemüzerinde iş yapıldığında iç enerjide nasıl değişimler olduğundan epeyce bahsettik.--Şimdi bunu daha farklı şekilde yazacağım böylece her iki yolu da görmüş olursunuz.-İç enerji değişiminin sisteme eklenen ısı eksi sistem tarafındanyapılan iş olduğunu söyleyebilirsiniz.-Bu noktada aklınıza iki soru gelebilir.-İlki, bir sisteme nasıl ısı eklenir ve sistemden ısı nasıl çekilir?İkincisi ise sistemin yaptığı ve sistem üzerinde yapılan iştir.Isı anlaşılması açık bir kavramdır.Yine de biz ısıyı daha net bir biçimde ayıntılarıyla anlamaya çalışalım.-

-Bu üzerinde uygulama yapacağımız,içinde parçacıklar olan kabımız-Diyelimki sıcaklığı da T1 olsun.-300 Kelvin diyelim farketmez.Bu kaba bitişik bir sistem daha çizeyim.--İkinci kap bu büyüklükte olsun.Onun içinde de yine par

çacıklar var.Ama sıcaklığı daha yüksek.-İkinci sistemin sıcaklığı da T2 olsun.Ve T2'ye 1000 Kelvin diyelim.Sayıları rasgele seçtim.Yanyana duran bu kaplar ısı alışverişinde bulunurlar.İkinci sistemden ilk sistem

“Bir sistem genişleterek işi nasıl Http://www.khanacademy.org/video?v=obeGVTOZyfE: En fazla ücretsiz dersler...”
Khan Academy

e bir ısı akışı gerçekleşir.-İlk sisteme ısı transferi yapmış olduk.Burada ısı,iş ve iç enerji korunumu görülür bu korunum hem makro hem de mikro düzeyde işler.--Isı sistemin makro düzeyde değişimine neden olur.Bu sistemin sıcaklığı azalır.Bu kapta ise sıcaklık artışı görülür.Aynı zamanda mikro düzeyde neler olduğunu da biliyoruz.Buradaki moleküller kinetik enerji kaybeder.Birinci kaptaki moleküller kinetik enerji kazanır.Peki bunlar nasıl gerçekleşti?Bunlar yanyana duran iki

Genişleme Çalışmak Resim 1 Genişleme Çalışmak Resim 2 Genişleme Çalışmak Resim 3 Genişleme Çalışmak Resim 4

konteynır, bunları duvar gibi de düşünebilirsiniz.-Bu moleküller duvara çarpar ve duvarı titreştirir, bu duvarın titreşimiyeşil kabın duvarını titreştirir ve son olarak yeşil kaptaki moleküllere iletilir titreşim.--Yeşil kaptaki moleküller titreşim sayesinde hız kazanır ve moleküllerin kinetik enerjileri artar.---Bu temel olarak kinetik enerjinin ya da ısının nasıl transfer edildiğini açıklar bize.-Isı alışverişi daha anlaşılır olmuştur sizin için.Bu kabın yanına daha soğuk bir kap daha eklersek bu sefer sistem kinetik enerji yan

i ısı kaybeder.--Bunu anlamanın bir yolu daha var eğer bu kabı küçütürsek,neyse bunu sonraya bırakalım ve sistemin yaptığı işten bahsedelim.--Evet, bir sisteme iş ekleyebilir ya da ondan iş alabiir miyiz?Bu biraz ilginç bir konu.Piston örneğine geri dönelim.-Buraya çizgiler çizeyim.Kabımız bu.-Kabın tavanı hareketli olsun.İşte bu pistonumuz.Şimdi örneğe geri dönelim.Çünkü esas uğraştığımız konu basınç-hacim yani PV diyagramları.-Özellikle sistemin durağanlığa/dengeye yakın sürecinden bahsetmek istiyorum.-Neredeyse dengede sayılan sistemlerde rahatlıkla basınç ve sıcaklık gibi makrodurumlardan bahsedebiliriz.--Sistemin durumu sürekli değişiyor olsa makro durumdan bahsetmemiz mümkün olmazdı bunu unutmayın.--Şimdi denge durumunda sistemi tanımlayalım.Büyük bir kaya yerine çakıl taşlarını kullanalım bu sefer.Buraya çakılları çizeyim,bu birazcık zaman alacak.Doğal olarak kabın belli bir basıncı var.Çakıl taşları pistonumuzu aşağıya çekiyor.-Bir yandan da kaptaki gazın basncı pistonu yukarı doğru itiyor.-Gaz molekülleri tavana çarpıyorlar çünkü.Moleküller kabın içindeki her yere çarpıyorlar.Kabın içindeki her nokta aynı basınca sahip.Kap dengede.Peki bu taşlardan birini kaldırırsam sistemde nasıl değişiklikler olur?-Buraya kopyalayıp yapıştırayım.Evet buradan bir tane taşı kaldıracağım.----En üstteki taşı pistonun üstünden kaldırdım.Bakalım neler değişmiş.Pistonun üstündeki ağırlık azaldı bu yüzden kabın içindeki basınç pistonu bir miktar yukarıya itecektir.-Sistem kısa süreliğine dengeden çıkar daha sonra basıncınpistonu biraz yukarı itmesiyle yeni dengeye ulaşır.--Eski denge noktasına çok yakınız hala.Önceki örnekte de yaptığımız gibi pistonu çok az yukarı kaldıralım.-Çok az miktarda yukarıya kaydırdım pistonu.-Burayı siyaha boyayayım,- hacminde eksilme olmasın.--Sonuç olarak küçük pistonumuz çok az miktarda yukarı hareket etti.Pistonun üzerinden taşı kaldırdığım -için sistemin iş yaptığını iddia ediyorum-Bunun üzerinde birlikte düşünelim şimdi.Birinci sınıf klasik mekanik/fizik derslerinizde işin kuvvet çarpı yol olduğunu öğrendiniz.----Pistonun üzerinden bir taşı kaldırdığımda pistonu yukarı çıktığınısöylüyorsam bu sistemin bir miktar iş yaptığına işaret eder.-Sistemin iş yaptığında pistona bir kuvvet uyguladığını iddia ediyorum.Bu kuvvet belli bir mesafe boyunca devam eder.-Şimdi bunun ne demek olduğunu ve diğer makro özelliklerlenasıl bir bağlantısının olduğunu gösterelim.-Daha önce basınç ve hacmi öğrenmiştik değil mi?Piston üzerinde en azından bu noktaya etki eden basıncı nbiliyoruz.-Söyleyin bakalım basıncın tanımı nedir?Basınç, kuvvet bölü alandır.-Szin yandan gördüğünüz bu piston bir levha ya da tavan gibidir yani belli bir alanı vardır.--Peki kuvvet pistonu ne kadar yukarı çıkardı?Pistonun çok az yer değiştirdiğini biliyorsunuz.Yer değiştirme miktarına x diyelim.--Pistonun yukarı çıkma miktarına x dedik değil mi?Peki pistonu yukarı çıkaran kuvvetin büyüklüğü nedir?Basıncın kuvvet bölü alan olduğunu biliyoruz.-O zaman kuvveti bulmak için basınçla alanı çarpmalıyız.-Her iki tarafı alanla çarparsak kuvveti buluruz.Bahsettiğimiz alan bu kabın tavanı. Bu alanı derinlik vererek çizsemdaha iyi görebilirdiniz ama hangi alandan bahsettiğimizi anladığınızı düşünüyorum.--Bu tavan belli bir alana sahip.Tavanın alanı muhtemelen kabın tabanıyla aynıdır.Farklı bir renge geçeyim;sisteme uygulanan kuvvet,basınç çarpı kabın tavan alanıdır.--İşte kuvveti bulduk.Peki yer değiştirme ne kadar?X demiştik mesafeye.Yer değişimini maviyle çizeyim.-Çok büyük çizmedim ama bu mesafe x.-Bunu biraz daha büyük çizeyim.Üç boyutlu çizmeye gayret edeceğim.Şimdi de pistonu çizeyim.Hangi renkle çizsek?Hadi bunu da kahverengiyle çizelim.Pistonumuz elipse benzer bir şekilde.-Ve kuvvet tarafından yukarı itildi.X kadar yer değiştirdi.-Aynı şeyi buraya kopyalayıp yapıştırıyorum.Piston x kadar yukarıya kaymıştı.Şimdi bunu çizeyim.x mesafesi kadar yukarıya kaydırdım.-Ve şimdi şunu iddia ediyorum,a bi saniye burada bir yanlış yapmışım.Pardon bunu düzelteyim.Burası kuvvet bu da mesafe.Yani burası iş olmalıydı. Basınç çarpı alan kuvvettir. Kuvvet çarpı mesafe de işe eşittir.-Yanlış yazdığım için açıklamak istedim.Çünkü kuvvet buraya uyguladığımız basınç çarpı silindirin alanıdır.--Burası silindirin alanı.Kuvveti uyguladığımız alan tam burası.Bu alanla basıncı çarptığınızda kuvveti bulursunuz.-Sonrada bu alanı x kadar yukarı götürdük.Tekrar düzenleyelim.Yapılan işin basınç çarpı alan çarpı x mesafesi olduğunu söyleyebiliriz.-Bu nedir?Yani bu alan ve x mesafesinin çarpımı nedir?Bu hacimde meydana gelen değişimdir öyle değil mi?Bu alanla bu yüksekliğin çarpımı bize hacmi verir.Genel anlamda kabın hacminin ne kadar değiştiğini söyler bize.-Piston yukarı kaydığında kabın hacmi arttı.-Bu taraftan da görebilirsiniz bunu.Buradaki dikdörtgen daha büyük artık.Biraz daha detaylı bakarsanız dikdörtgenin daha uzun olduğunu görürsünüz.-Belli bir alanımız var.Bu alanı yükseklikle çarptığımızda hacmi buluruz.Hacimdeki değişimi buraya yazmıştık.-Şimdi işi bildiğimiz erimlerle yazalım.Sistem tarafından yapılan işi yazma sırası geldi.Sistemin yaptığı iş, basınç çarpı hacimdir.-Burada çok güzel bir nokta var.İç enerji formülümüzü çok farklı tarzda yazabiliriz.-Mesela iç enerjiyi sisteme eklenen ısı eksi sistem tarafından yapılan iş olarak tanımlayabiliriz.---Peki sistemin yaptığı iş neydi?Basınç çarpı kabın genişleme miktarı.-Bu durumda sistem buradaki mermeri ya da kumu herneyse onları itiyor.-Yani sistem iş yapıyor.Diğer yönden düşünürsek, buraya kum eklediğimizde ise piston aşağıya iner ve sistem üzerinde iş yapılır.--Şimdi incelediğimiz bir miktar kumu kaldırmak.Bu durumda piston yukarı çıkar ve sistem iş yapmış olur.--Baştaki formüle dönecek olursak,iç enerji alınan ısı eksi yapılan işti.--Yapılan iş ise basınç çarpı hacimdeki değişimdir demiştik.-Burada ilginç bir nokta var.Hacim artarsa sistem iş yapmış olur.-Bunu ilerde makinelerin çalışma sistemlerinde de konuşacağız.-Onların içinde küçük patlamalar gerçekleşir, böylecesilindirin içindeki piston yukarı hareket eder. Piston hareket edince diğer kısımları da harekete geçirir.En sonunda da tekerler dönerler.Yani hacim artarsa iş yapıyorsunuzdur.Videoyu burada bitirelim.Bir sonraki videoda,iç enerji formülümüzle bunu bağdaştıracağız.Daha sonra ise PV diyagramıyla bağlantısını inceleyeceğiz.-

Açıklama

Bir sistem genişleterek işi nasıl Http://www.khanacademy.org/video?v=obeGVTOZyfE: En fazla ücretsiz dersler

Bunu Paylaş:
  • Google+
  • E-Posta
Etiketler:

Khan Academy

Khan Academy

Misyonumuz, her yerde herkes için dünya standartlarında bir eğitim sağlamak. Tüm Khan Academy içerik www.khanacademy.org adresinden ücretsiz olarak sunulmaktadır.

YORUMLAR



9.8/10

  • 196
    Olumlu
  • 3
    Olumsuz
  • 39
    Yorum
  • 119445
    Gösterim

SPONSOR VİDEO

Rastgele Yazarlar

  • Air_Fooj

    Air_Fooj

    24 NİSAN 2009
  • EmperorTigerstar

    EmperorTiger

    14 EYLÜL 2009
  • How It Should Have Ended

    How It Shoul

    5 Mart 2007

ANKET



Bu sayfa işinize yaradı mı?