Termodinamiğin Dördüncü Yasası (fourth law of thermodynamics)

Termodinamiğin dördüncü yasası, (‘Onsager karşılıklı ilişkiler’ olarak adlandırılan kanun) henüz tam olarak yerleşmiş bir kavram değildir.

‘Onsager karşılıklı ilişkiler’, denge halinde olmayan, fakat lokal denge nosyonunun bulunduğu termodinamik sistemlerdeki akışkanlar ve kuvvetler arasındaki bazı oranların eşdeğerliğini tanımlar.

· 1922 Lotka: Doğal seçilim (seleksiyon) o şekilde çalışır ki organik sistemin toplam kütlesi yükselir, maddenin sistem boyunca olan sirkülasyon hızı yükselir, ve kullanılmamış madde kalıntısı ve elverişli enerji olduğu müddetçe sistem boyunca toplam enerji akışı artar. (Maksimum Enerji Akış Prensibi)

· 1931 Onsager: İrreversibil proseslerde karşılıklı ilişkiler, genellikle transport prosesleridir; ısı ve elektrik iletimi ve difüzyon gibi.

J_u = L_uu∇(1/T) - L_ur∇(m/T)

J_r = L_ru∇(1/T) - L_rr∇(m/T)

J_ρ = kütle akış vektörü, J_u = ısı akış vektörü, m = kimyasal potansiyel, r = kütle yoğunluğu, u = iç enerji yoğunluğu, L = çapraz-katsayılar, T = mutlak sıcaklıktır.

· 1952 Rocard: Bir elektronun yüzeyindeki elektrik alanının enerji yoğunluğu, Stefan kanunuyla verilen radyasyonun yoğunluğuyla kıyaslandığında radyasyon için bir sıcaklık (T) limiti olduğu görülür: T ≈ 2 x 10¹¹ K.

· 1965 Hatsopoulos, Keenan: İzole bir sistem bir proses gerçekleştirdiğinde, bir dizi iç sınılamaların uzaklaştırılmasından sonra, sistem daima tek bir denge haline ulaşacaktır; bu dege hali sınırlamaların kaldırılma sırasından bağımsızdır ve bir maksimum entropi değeriyle karakterize edilir. (Kararlı Denge Yasası, 0 + 1 + 2’nci yasaları kapsar)

Kararlı Denge Kanunu; Birleşik Termodinamik Prensibi

Hatsopoulos ve Keenan, ve Kestin,  0., 1., ve 2. kanunları sınıflandıran bir prensip ileri sürmüşlerdir.

“İzole bir sistemde, bir seri iç kısıtlamalar kaldırıldıktan sonra bir proses gerçekleştiğinde sistem eşsiz (unique) bir denge haline ulaşır: bu denge hali sistemdeki kısıtlamaların kaldırılma sırasından bağımsızdır”.

Bunu Hatsopoulos ve Keenan “Kararlı Denge Kanunu (1965)”, Kestin “Birleşik Termodinamik Prensibi (1979)” olarak tanımlamıştır.

Bu açıklamanın önemi, tüm gerçek proseslerin irreversibil olduğunu söyleyen daha önceki ifadelerden farklı olmasıdır. İkinci kanunun önceki tüm açıklamaları sistemlerin ne yapamayacağının formüllendirilmesidir; bu ifade ise sistemlerin ne yapacağını söyler.

Bu fenomene şöyle bir örnek verilebilir: İki balon kapalı bir muslukla birbirlerine bağlanmıştır. Birinci balonda 10 000 gaz molekülü bulunsun; kısıtlama kaldırıldığında (yani musluk açıldığında) sistem her bir balonda 5000 gaz molekülü bulunan bir denge haline gelecektir (balonlar arasında gradient yoktur). Bu prensipler kapalı izole sistemler içindir.

· 1968 Morowitz: Kararlı hal sistemlerde, bir kaynaktan sistem boyunca akan ve harcanan enerji sistemde en az bir dolaşıma öncülük eder.

· 1973 Kelly: 10¹¹ - 10¹² K dolayındaki bir limitin üstünde protonların kinetik enerjisi pionların durgun kütlesinden daha yüksek olur; sabit hacimde enerji ilavesi sıcaklığı daha fazla yükseltmez, fakat bulunan partikül tür ve sayısını artırır.

· 1979 Kestin: Aniden serbest bırakılan (kısıtlamaların uzaklaştırıldığı) kapalı sistemler yeni bir denge haline doğru (yani bir ‘çekiciye’) hareket etme eğilimindedir; çünkü bu denge hali, kısıtlamaların kaldırıldığı haldeki düzenlemeden bağımsızdır. (Birleşik Termodinamik Prensibi)

· 1983 Odum:

(1) Self-organize sistemler en yüksek yararlı güce doğru yöneliktir. (Maksimum Güç Prensibi)

(2) Zamanla, deneme yanılma prosesi boyunca meydana gelen kompleks yapı paternleri ve prosesleri arasından başarılı olanlar hayatta kalır; çünkü bunlar malzemeleri ve motoru (kendi korumasında) iyi kullanırlar, araya girme şansı olan diğer paternlerle iyi rekabet ederler. (Maksimum Güç Prensibi)

· 1992 Morowitz: Bir kaynaktan akan ve bir ara sistem boyunca harcanan enerji o sistemi düzenler.

· 1994 Per Bak: Yavaş ilerleyen sistemler kritik bir hal durumuna doğal olarak self (kendi kendine)-organizedir.

· 1996 Odum: Self-organize prosesler arasındaki yarışmada güçlendirmeyi maksimize eden ağ yapı dizaynları önde gelir. (Maksimum Güçlendirme ‘Empower’ Prensibi)

· 1998 Perrot: Sıcaklık skalasına bir üst limit varsayımı: 10¹¹ - 10¹² K arası.

· 2000 Kauffman: Biyosfer ve evren, çoğalma organizasyonunu bozmaksızın, yönetebileceği kadar hızla yenilik ve çeşitlilik yaratır; çoğalma organizasyonu, daha fazla yeniliğin keşfedilmesinde, kendi içinde birleştirilmesinde ve bağlantıların sağlanmasında temeldir.

· 2004 Meisa: Evren ekzergonik reaksiyonlara yönelir. Ekzergonik reaksiyon, serbest enerji (G) değişikliğinin negatif olduğu kimyasal bir reaksiyondur; bunlar doğal veya kendiliğinden olan reaksiyonlardır.

DG = G_ürün – G_reaktantlar < 0

https://en.wikipedia.org/wiki/Onsager_reciprocal_relations

19 Temmuz 2019

GERİ (yasalar)

GERİ (astrofizik)

GERİ (termodinamik)