Entropi değişimi

Kendi haline bırakılan kapalı bir sistemin minimum enerjiyi seçmesi ile maksimum entropiyi seçmesi arasında fark yoktur. Kapalı sistem kavramının sadece bir yaklaşım olduğundan söz ettim. Üstelik, tek parçacık kavramı bize kolaylık sağlayan bir “yaklaşım” olduğuna göre her sistem çok parçacıktan oluşmuş bir sistemdir. Boşluk olarak kabul ettiğimiz “vakum” dahi düğümlerden oluşmuş bir örgü alanıdır.

Şu halde her kapalı sistem enerjisini minimum değere indirmek isterken entropisi de otomatik olarak maksimum olacaktır. Denge durumuna ulaştığında ise sistemin entropisi sabit bir değer etrafında titreşecektir. Bunun da anlamı entropi kavramının “acayip çekici” kavramı ile yakından ilişkili olduğudur. Çünkü, hareket halinde olan bir sistemin daima bir “acayip çekici” veya bir “çatallaşma noktası” bulunur.

Bu dediklerimi daha basit örneklerle anlatmaya gayret edeyim. Bir sofra düşünün. Tabaklar, çatallar ve bıçaklar, bardaklar ve yiyecek kapları muntazam olarak masanın üzerine yerleştirilmiş olsun. Bu başlangıç durumunda her şey yerli yerinde ve düzenlidir. Masanın üzerindeki bu dağılım sistemimizin ilk durumu olsun. İnsanlar sofraya oturup yemek yemelerini de sistemin harekete geçmesi olarak düşünün. Yemeğin sonundaki durum ise sistemin son durumu olsun.

Yemeğin sonunda başlangıçtaki düzen tümüyle bozulmuştur. Yiyecek kapları boşalmış, tabaklar kirlenmiş, bardakların kimi boş kimi yarı dolu bırakılmıştır. Yani sistem düzenden düzensizliğe doğru bir değişim geçirmiştir. Fakat, yiyecekler yok olmamışlardır. Sofraya oturmuş olan insanların midelerine gitmişlerdir. Yani sistemin başlangıçta kapladığı hacim artmıştır. Sistemi oluşturan parçalar başlangıçta sofranın üzerinde iken, son durumda ayrı ayrı midelere yayılmışlardır.

İnsanlar bu yiyecekleri mideye indirmek için enerji sarf etmişlerdir ama sarf ettiklerinden daha fazlasını da sistemlerine katmışlardır. Sisteme katmak demek, dar bir hacim içine (midelerine) sıkıştırmak demektir. Mideye giren yiyecekler sayesinde insanların enerjisi artmıştır. İnsanı da çok parçacıklı bir sistem olarak düşünürseniz yemek yemekle entropiyi yerel olarak azaltmışlardır. Dolayısıyla sistem başlangıçta sadece sofranın üzerindekiler iken, son durumda insanları da içeren daha büyük bir hacim içine yayılmıştır. Ancak her bir insanın entropisi de yerel olarak azalmıştır. Çünkü, yedikleri sistemlerinin belli bir bölgesinde (midelerinde) yoğunlaşmıştır. Bunu da yaşamlarını sürdürmek için yapmışlardır.

Demek oluyor ki, yaşam denilen davranış tarzı hep entropiyi azaltan ve yerel olarak düzeni arttıran bir davranış gerektirir. Ancak bunu sağlamak için mutlaka bir başka sistemin etropisini arttırmak zorundadır. Yani bir yerde düzen oluşurken bir diğer yerde düzensizlik oluşur. Eğer bir hacim içinde entropiyi azaltırsak daha geniş bir hacımda entropi artar. Bunun tersi de doğrudur. Sabit bir bölge veya sabit bir hacım içinde entropiyi arttıran bir etken varsa, farklı bir bölgede veya hacımda entropinin yerel olarak azaldığını kabul etmek zorundayız. Asıl zorluk bu ilişkiyi doğru yorumlayabilmektir.

Örnek olarak gazların adyabatik genişlemesini göz önüne alalım. “Adyabatik” kavramı ile “çok kısa bir süre içinde” demek istiyoruz. Eğer hava birkaç saat içinde yükselirse. Yani, bulutlu bir günde bulutlar çok kısa sürede dağılırsa hava soğur. Kısa süre içinde bulutların yükselmesi sonucu gökteki yoğunluk kısa süre içinde azalmıştır. Bulutların bulunduğu ilk hacım bizim sistemimiz olsun. Bu hacım içinde yoğun olarak bulunan su buharı molekülleri, bulutlar dağıldığında daha geniş bir hacım içinde yar almışlardır. Yani entropi artmıştır.

Fakat, yerel olarak entropinin azalması gerekir. Bu nasıl olabilir? Şöyle olur. Geniş hacım içindeki her bir noktayı oluşturan gaz (hava) molekülleri daha yavaş titreşmeye başlarlar. Yani birbirlerine daha az çarparlar ve daha az ısı ortaya çıkar. Böylece geniş hacım eskisine nazaran daha soğuk olur ve sıcaklık azalır. Hacmı oluşturan moleküllere sistemin düğüm noktaları olarak bakarsak, yerel olarak düğümler daha yavaş titreşirler. Bu da düzenin artması anlamına gelir. Düzenin artması ise entropinin azalması sıcaklığın düşmesi demektir.

Yeni yorum gönder

Bu alanın içeriği gizli tutulacak ve açıkta gösterilmeyecektir.
  • İzin verilen HTML etiketleri: <a> <em> <strong> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd><img><hr><u><blockquote><blink>
  • Satır ve paragraflar otomatik olarak bölünürler.

Biçimleme seçenekleri hakkında daha fazla bilgi

CAPTCHA
Spamları engellemek için denetlenmektedir. Lütfen sonucu yazınız.
9 + 10 =
Matematik işleminin sonucunu yazmalısınız. Örneğin 1+3, için 4