Termodinamik #06 | Saf Madde ve Faz Değişimi: Doymuş Sıvı, Kızgın Buhar, Kritik ve Üçlü Nokta

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Ocakta kaynayan suya ateş sürekli ısı veriyor, ama termometre 100 °C'de takılı kalıyor. Verilen ısı nereye gidiyor? Aynı su 5000 metrede yaklaşık 83 °C'de kaynıyor; neden? Termodinamik serisinin altıncı dersinde saf maddeyi, fazlarını ve faz değişimini konuşuyoruz. Pistonlu bir silindirde suyu sabit basınçta ısıtıp beş hali tek tek izliyor, aynı yolu sıcaklık–özgül hacim diyagramına çiziyoruz. 3D modellerde kaynayan bir tencere ve düdüklü tencere var. Her hesap adım adım. Bu derste: - Saf madde: kimyasal bileşimi her yerde aynı; hava saf sayılır, yağ + su sayılmaz - Katı, sıvı ve gaz fazında moleküller - Sabit basınçta ısıtma: sıkıştırılmış sıvı → doymuş sıvı → doymuş sıvı–buhar karışımı → doymuş buhar → kızgın buhar - Gizli ısı: 1 kg suyu 20 → 100 °C ısıtmak 334.4 kJ, 100 °C'de buharlaştırmak 2256.5 kJ (≈ 6.7 kat); 2000 W ile ≈ 167 s ve ≈ 1128 s - 1 kg buzu eritmek 333.7 kJ ≈ aynı suyu 0 → 80 °C ısıtmak - Doyma sıcaklığı ve doyma basıncı: düdüklü tencere 200 kPa → 120.21 °C; 0/1000/2000/5000 m → 100/96.5/93.3/83.3 °C; 3.17 kPa → 25 °C - Sıcaklık–özgül hacim diyagramı: 1 MPa → 179.88 °C, kubbe, kritik nokta (22.06 MPa, 373.95 °C), bölgeler; basınç–özgül hacim diyagramı - Üçlü nokta (0.01 °C, 0.6117 kPa), süblimleşme, kuru buz (CO₂ üçlü nokta 517 kPa) ve faz diyagramı - Üç klasik tuzak Bölümler: 0:00 Kaynayan su neden ısınmıyor? 0:29 Saf madde nedir? 1:04 Katı, sıvı, gaz 1:33 Sabit basınçta ısıtma: beş hal 2:36 Gizli ısı: sayılar 3:47 Doyma sıcaklığı ve doyma basıncı 4:39 Sıcaklık–özgül hacim diyagramı ve kritik nokta 5:39 Üçlü nokta ve faz diyagramı 6:31 Üç klasik tuzak 7:00 Tencereye dönelim Sıradaki Termodinamik dersi: özellik tabloları ve entalpi. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, M. A. Boles, M. Kanoğlu, Thermodynamics: An Engineering Approach, 10. baskı — Bölüm 3-1…3-4 ve özellik tabloları. Örnekler özgündür. Makine, Enerji, Kimya, Havacılık ve Mekatronik Mühendisliği öğrencileri için Termodinamik serisinin altıncı dersi.