Termodinamik #21 | Sıvı ve Katılarda Entropi Değişimi: Kızgın Demir Suya Düşerse

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

İkinci turda entropi değişimini tablodan okumuştuk. Bugün tablo olmadan, formülle hesaplıyoruz: sıvı ve katılarda entropi değişimi. Sınavda soru şöyle gelir: sıcak bir metal blok yalıtılmış bir tanktaki suya atılıyor; son sıcaklığı, her cismin entropi değişimini ve üretilen entropiyi bulun. Demirin entropisi azalıyorsa ikinci yasa çiğnenmiş mi olur? Hepsini adım adım, her işlemi tek tek göstererek hesaplıyoruz. Bu derste: - Tek fikir: entropi bir hal özelliği; gerçek süreç tersinmez olsa bile fark hayali tersinir yoldan (Gibbs bağıntısı T ds = du + P dv) hesaplanır. Sıvı ve katıda dv ≈ 0, du = c dT, böylece Δs = c ln(T2 / T1). Sıcaklığı değişmeyen bir depo için ΔS = Q / T. - Üç klasik yanlış: logaritmaya santigrat koymak; bloğun entropisini Q / T ile bulmak; demirin entropisi azaldı diye ikinci yasa çiğnendi sanmak. - Soru 1 (sınav tipi, tam çözüm): 4 kg demir (c = 450 J/kg·K, 450 °C) 15 kg suya (c = 4180 J/kg·K, 20 °C) atılıyor. m c: 1800 ve 62 700 J/K; enerji dengesi → T son = 2 064 000 / 64 500 = 32 °C; sağlama 752 400 J. Kelvin: 723, 293, 305 K. ΔS demir = 1800 · ln(305/723) ≈ −1554 J/K; ΔS su = 62 700 · ln(305/293) ≈ +2517 J/K; S üretim = 963 J/K. - Soru 2 (kısa varyant): aynı blok 20 °C'lik büyük bir göle düşerse Q = 774 000 J; ΔS demir ≈ −1626 J/K, ΔS göl = Q / T ≈ 2642 J/K, S üretim ≈ 1016 J/K — daha büyük sıcaklık farkı, daha çok entropi üretimi. - Soru 3: siz deneyin, sonra çözüm (2 kg su 20 → 80 °C: 8360 · ln(353/293) ≈ 1557 J/K). Bölümler: 0:00 Sınav sorusu: kızgın demir suya düşüyor 0:47 Tek fikir: entropi hal özelliği, Δs = c ln(T2/T1) 1:49 Üç klasik yanlış 2:15 Soru 1: demir blok yalıtılmış tankta 2:45 Adım 1: enerji dengesi, son sıcaklık 3:38 Adım 2–3: kelvin ve demirin entropisi 4:15 Suyun entropisi ve üretilen entropi 5:01 Soru 2: aynı blok göle düşerse 5:50 Soru 3: sıra sizde 5:59 Soru 3: çözüm 6:29 Ne yaptık? Yöntem geri sayımı 6:49 Akılda kalacak kural Gelecek derste: ideal gazların entropi değişimi — basınç da işin içine giriyor. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, M. A. Boles, M. Kanoğlu, Thermodynamics: An Engineering Approach, 10. baskı — 7-6…7-8 (Gibbs bağıntıları, sıvı ve katılarda entropi değişimi; konu sırası ve kavramlar). Örnekler özgündür. Makine mühendisliği öğrencileri için Termodinamik serisinin yirmi birinci dersi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.