 |
 |
 |
 |
Mekanik veya termal kaynaklardan sağlanan enerji ile sistemin iç enerjisinin değiştiğini biliyoruz. Bununla beraber sistem bir i halinden s haline doğru ilerlerken işlem sonsuz küçük adımlarla veya bir veya birkaç adımda gerçekleştirilebilir. Eğer işlem sonsuz küçük adımlarla gerçekleştiriliyorsa süreç tersinir (reversible), aksi durumda tersinmez (irreversible) olarak adlandırılır. Tersinir ve tersinmez süreç olayları arasındaki farkı kavrayabilmek için içinde gaz bulunan ve çevre ile ısı alış verişi yapabilen bir silindir üzerinde 4 ağırlık bulunduğunu düşünelim (Şekil A).
|
|
|
|
A daki ağırlıklardan 2 sini pistonun yanındaki kısma aldığımızı varsayalım.
Bu durumda sistem B deki son durumuna ulaşacaktır. Böylece Ağırlıklardan ikisi pistola birlikte
yukarıya çıkartılmış olacaktır. Diğer alternatif bir durum ise; A durumda iken ağırlıklardan biri
piston üzerinde uzaklaştırılacak olursa C pozisyonuna ulaşılır. C pozisiyonunda bulunurken ağırlıklardan biri daha
piston üzerinde uzaklaştırılacak olursa sistem D konumuna ulaşacaktır.
Dikkat edilecek olursa Silindir içindeki gazın B ve D durumları arasında herhangi bir fark yoktur.
İç enerji bir hal fonksiyonu olduğundan B ve D durumundaki gazın iç enerjisinin aynı büyüklükte
olacağını söyleyebiliriz. Bununla beraber; B ve D durumlarına dikkat edilecek olursa, sistemin D durumuna ulaşırken daha fazla iş yapacağı açıktır.
Tersi durumda düşünülebilir. Eğer B veya D durumlarından A durumuna geri dönülmek istenirse, ağırlıkların piston üzerine gerisin geriye konulması gerekecektir.
B konumundan geriye dönmek için 2 ağırlığın 2 birim yukarı çıkartılması gerekecek, oysa D durumundan geri dönülecek ollursa
ağırlıklardan önce birisi daha sonra diğeri bir birim yukarı çıkartılarak ilk pozisyon olan A pozisyonuna geri dönülür.
Görüldüğü gibi D den geri dönüş için daha az enerji yeterli olacaktır.
Eğer ağırlıklar ne kadar daha küçük parçalara ayrılacak olursa, sistemi ilk pozisyonuna döndürmek için gereken enerji o ölçüde az olacaktır.
Eğer sonsuz küçük parçalara ayrılacak olursa, ilk pozisyona dönmek için gerekli olacak enerji büyüklüğü 0 olacaktır.
Olay bu şekilde gerçekleşirse tersinir değişmeden, aksi durumda tersinmez değişmeden söz edilir.
Bu tür bir sistemde termodinamiğin birinci kanunu için ilişki yine geçerli ve
DU = q + W
olmasına karşın, q ve W büyüklükleri sistemin hangi yoldan son noktaya ulaştığına bağlı olarak farklı değerler alır.
Joule's Mechanical Equivalent of Heat Apparatus
James Prescott Joule (1818 - 1889)