Termodinamiğin İkinci Yasası ve Eşlenik Değerler

Termodinamiğin ikinci yasası, evrenin entropisinin her zaman arttığını veya en azından sabit kaldığını belirtir. Bu yasa, enerjinin dağılması ve düzensizliğin artmasıyla ilgilidir. İkinci yasa, eşlenik değerler kavramıyla yakından ilişkilidir.

Eşlenik Değerler

Eşlenik değerler, termodinamikte bir sistemi tanımlamak için kullanılan iki değişkendir. Bir değişken yoğun bir değişken ise, eşlenik değeri dışsal bir değişkendir ve bunun tersi de geçerlidir. Örneğin, sıcaklık T yoğun bir değişken ise, eşlenik değeri entropi S dışsal bir değişkendir. Diğer eşlenik değer çiftleri şunlardır:

• Basınç P ve hacim V
• Kimyasal potansiyel μ ve parçacık sayısı N

İkinci Yasa ve Eşlenik Değerler

İkinci yasa, eşlenik değerler açısından şu şekilde ifade edilebilir:

T dS

burada T sıcaklık ve dS entropideki değişmedir.

Negatif işaret, entropinin artmasının ısı iletişimi ile ilişkili olduğunu gösterir. Bu denkleme ayrıca eşlenik değerlerin bir sistemin halini tanımladığını da gösterir.

Uygulamalar

Eşlenik değerler ve ikinci yasa, çeşitli uygulamalarda kullanılır. Örneğin:

• Isı motorları: Isı motorları, ısıyı mekanik işe dönüştürmek için çalışır. İkinci yasa, bir ısı motorunun veriminin 1'den küçük olması gerektiğini belirtir; bu, bir sistemden tüm ısıyı işe çeviremeyeceğimiz anlamına gelir.
• Buzdolapları: Buzdolapları, bir soğuk rezervuardan bir sıcak rezervuara ısı aktarmak için çalışır. İkinci yasa, bir buzdolabının veriminin 1'den büyük olamayacağını belirtir; bu, bir buzdolabının tüm ısıyı soğuk rezervuardan sıcak rezervuara aktaramayacağı anlamına gelir.
• Kimyasal reaksiyonlar: Kimyasal reaksiyonlarda, eşlenik değerler maddenin termodinamik özelliklerini belirler. Örneğin, bir reaksiyonun serbest enerjisi G, sıcaklık ve entropi ile ilişkilidir.

Sonuç olarak, termodinamiğin ikinci yasası, ekonominin eşlenik değerleri ve uygulamalarında hayati bir rol oynar. İkinci yasa, enerji ve düzensizliğin evrendeki yönünü anlamamıza yardımcı olan temel bir yasadır.