Latif Mutlu
Yüklə 23,84 Kb.
|
|
Latif Mutlu ENERJİ MAHİYETİ VE KAYNAKLARI İLE GRAVİTASYON ENERJİSİ ÜZERİNE BİR ARAŞTIRMA
1965
Isı ile İş arasındaki münasebetin doğru olarak anlaşılması ve Eşdeğerlik Prensibinin kabulünden sonra 1854 yılında Almanya’da R. Clausius, bu yeni fikirlerin Sadi Carnot tarafından 1824 yılında ileri sürülen ve Clapeyron tarafından mükemmel bir şerhle yeniden yayınlanan ideal ısı makinelerinin verimi hakkındaki düşüncelerle bağdaşıp bağdaşmayacağını araştırmış ve Carnot’un her termik makinede istihaleye uğrayan cisim, bir soğuk kaynak ve birde sıcak kaynakla irtibatta olmalıdır: Mutavassıt cisim yalnız bir kaynakla temasta bulunursa iş hasıl edemez şeklinde ifade ettiği prensibi, “ dış bir vasıtanın yardımı olmaksızın bir makine kendiliğinden ısıyı bir cisimden sıcaklığı daha yüksek olan bir cisme nakledemez” şeklinde değiştirmiş ve ayrıca bunun matematik ifadesini de vermiştir. O vakitler ismi William thompson olan, Lord KELVİN de maddenin herhangi miktarından olursa olsun, onu etrafın altındaki sıcaklığın altına soğutarak mekanik tesir elde etmek mümkün değildir diye ifade etmişti. Bu suretle gelişen Postula daimi olarak iş vermek üzere periyodik olarak çalışan bir makine sıcaklıkları birbirinden farklı en az iki ısı deposu ister neticesine müncer olmuş ve bu yüzyılın başlarında termik makineler bu prensibe uygun olarak inşa edilmeye başlandıkları gibi soğukluk endüstrisi de bu prensibin neticelerinden doğan fikirlerle meydana gelmiştir. Carnot’un gelişmekte olan fikirleri, 1869 yılında Horstmann tarafından kimyaya uygulanmış ve aynı doğru neticelerin elde edildiği görülmüştür. Carnot prensibinin bildirdiği gibi ısının soğuk bir kaynaktan sıcak bir kaynağa kendiliğinden geçmediğini deney her zaman göstermektedir. Ancak bir veya müteaddit deneylerin neticelerine bakarak bu prensibin tamamen doğru olduğunu kolayca kabul etmemiz mümkün değildir. Şimdiye kadar yapılan pek çok deney bu prensibe uymakta ise de yapılacak sonuncu bir deney bu prensibe uymayabilir. İdealist düşünürler bu prensibi kainatın yaratılışına ve enerji akımına uygulayarak yaratıcı tarafından bir işaretle harekete geçirilen tabiatın muntazam çalışmasına devam ederek yavaş yavaş sükunete hareketsizliğe ve nihayet ölüm gibi tam bir durgunluğa ulaşacağını bildirmektedirler. Bu metafizik görüşe Sir James Jeans gibi ünlü bir alimin de gayet kolay muhakemeler neticesinde iştirak ettiğini görmekteyiz. Enerjinin miktar itibariyle yok edilememesine rağmen şekil itibariyle daime değişikliğe uğradığını ve değişim doğrultusunun daima aşağı doğru olduğunu bildiren Sir J. Jeans, enerjinin sadece bir yöne aktığını yokuş yukarıya suyun akmasının güç hatta imkansız olduğu gibi enerjinin de geriye dönmesinin mümkün olmadığını sadece bir doğrultuda akan enerjinin en nihayet bir gün ortamın sıcaklığının aynı olduğu gün artık iş yapamayacağını bildirmektedir. Kainatın toplam enerjisinin orada olmasına rağmen her tarafın suhunetinin aynı olması sebebiyle artık herhangi bir hareket veya işin olmasını beklemeye imkan yoktur. Sıcaklıkları farklı iki cisim yan yana getirildiklerinde bu iki cisim arasında ısı alış verişi iki cisimde ısı eşit dereceyi bulunca durmaktadır. Bir Türk atasözü bunu üzüm üzüme baka baka kararır diye ifade etmektedir. Clausius bunu ilme ENTROPIE mefhumu ile dahil etmiştir. Bütün deneyler ve tabiattaki olaylar tabiatı bir birliğe götürmekte olduğunu göstermektedirler. Birbirinden farklı iki insanı bir odaya kapattığımızı ve dışarıdan herhangi bir enerji olabilecek yiyecek vermediğimizi kabul edelim. Başlangıçta müşterek tarafları az olan bu iki insan evvela duygu ve düşünce bakımından bir birilik arz ederler. Nihayet gıdasız kalarak ölürler. Ölümden sonra müşterek vasıfları artar zamanla çürümeye başlayan bu iki insan cesedi gittikçe birbirine daha çok benzemeye başlayacak aynı şekilde kapalı kalan odaya çok sonra mesela 200-300 sene sonra bakıldığında artık aralarında bir fark bile bulmaya imkan kalmaz. Tabiattaki bütün değişmeler de böyle bir birliğe doğru gitmektedir. Sir James Jeans, enerjinin toplam miktarı termodinamiğin birinci prensibine göre daima aynı kalır. Fakat kalitesine gelince daima bir doğrultuda değiştiği görülüyor ve böylece yararsız hale geliyor ki bunu termodinamiğin 2. prensibi olarak kabul ediyoruz. Enerji ilelebet bayır aşağı gidemez ve saat topu gibi sonunda dibe varacaktır. Aynı veçhile kainattaki enerji de devam edip gidemez. Er geç bir gün son Erg’lik enerji elverişlilik kabiliyeti merdivenin alt basmağına varınca ve işte o anda kainatta hayat duracaktır. Gerçi enerjinin hepsi orada ise de değişme kabiliyeti artık kalmamıştır nasıl ki bir havuzdaki durgun su o seviyedeki bir çarkı çeviremezse kainatın iş yapma kabiliyeti de artık tükenmiştir. O zaman biz sıcak olsa bile ölü bir kainatla “ısı ölümü” ile karşı karşıya bulunacağız demekte ve bunu modern termodinamikten öğrendiğimizi ve asla şüpheye mahal olmadığını da ilave etmektedir. Biz burada bu düşüncelerini bir kritiğini yapmağa çalışacağız. Bunun için evvela termodinamik prensiplerinin ve enerjinin tarifinin üzerinde duracağız. Ve en sonunda kainattaki enerjinin kaynağına ait düşünce ve teorileri gözden geçireceğiz. Bundan sonra da enerjinin 1. prensibinin bildirdiği gibi sabit mi yoksa ikinci prensibin bildirdiği gibi gittikçe değersizleşerek sonunda iş yapamaz hale mi geldiğinin münakaşasını yapacak ve nihayet son bir ihtimal olarak kainattaki enerjinin artmakta olduğunu gösteren müşahede ve düşünceleri gözden geçirdikten sonra bir deney yaparak bu deneyden çıkardığımız neticeleri gözden geçirerek hiçbir teori ve hipoteze lüzum kalmadan kainatın toplam enerjisinin devamlı olarak arttığını deney ile ispat edeceğiz. ENERJİ Termodinamik ilminin dayandığı iki temel prensibin tetkikine geçmeden evvel bu prensiplerin tarif etmekte oldukları enerji kavramını gözden geçirmemiz faydalı olur. Eski Yunanca’da kuvvet, kudret, faaliyet, dinçlik ifade eden Energie (ἐνέργεια) kelimesi ile kuvveti, kudreti, dinçliği mevcut anlamına gelen Energetique kelimesi mevcuttu. İlk defa 1618’de J. Kepler tarafından kullanılmış olan bu kelime daha sonra müessirlik, iş yapma iktidarı manasında 1885’te İskoçyalı J.M. Rankine (1820-1872) tarafından ilme ithal edilmiştir. Klasik fizikte enerji; bir cisimler veya cisimler sisteminin iş yapma iktidar veya kabiliyeti diye tarif edilmiş ise de kinetik teorinin gelişmesiyle cisimlerin bilinen kinetik ve potansiyel enerjilerinden başka birde iç enerjiye sahip oldukları meydana çıkınca bu ifade daha değişik bir şekil almıştır. Bir sistemin enerjisi moleküllerinin pozisyon ve hareketlerinden moleküller arası cazibeden ve diğer faktörlerden doğar, enerjinin mutlak değeri tayin edilemez, enerjideki değişiklikler ölçülebilir. Enerjiyi tayin eden faktörler hararet ve kapasite faktörlerinden ibarettir. Edmond Bouty’nin belirttiği gibi enerji kavramı, kuvvet ve kütle gibi cepheden değil yandan göze çarpar ve bu yüksek mertebeden bir kavram olup müteaddit bilgin nesillerinin bilim alanını iyice arayıp taramalarından sonra zamanı gelince kendini göstermiştir. Enerji ısı hali müstesna doğrudan doğruya ölçülebilinen bir nitelik değildir. Deneysel olarak, iki veya daha fazla sayıların çarpımı olup bunları ayrı ayrı ölçmek lazımdır. Elektromanyetik ışımalara bir kitle gözüyle bakılmasını ve 1904’te Viyanalı Prof. Hasenöhrl’ün madde ve enerji münasebetlerini bildiren denklem vermesinden sonra, Einstein 1905’te her türlü enerjinin bir kütlesi bulunduğunu teorik olarak ispat etmiş ve E=mc2 matematik ifadesini vermiştir. Bu duruma göre, enerjiyi iş yapabilme kabiliyeti olarak tarif etme güçlülüğü ile karşı karşıya gelmiş oluyoruz. Buna rağmen enerjiyi bir cismin veya sistemin bir kuvvete karşı iş yapabilme kabiliyeti olarak göz önünde bulunduracağız. ENERJİNİN NEVİLERİ Enerjinin sakımı prensibinin kurucularından Julius Robert Mayer 1842’de 25 muhtelif enerji şekli saymış ise de çeşitli şekilde tezahür eden bütün enerjileri 2 ana grupta toplamaktayız.
Dünyamızda ki enerji 4 ayrı kaynaktan gelmektedir,
İlkel insanlar kol gücünden yararlanabilmişlerdir. Daha sonra ateş yakmak suretiyle odunda birikmiş olan kimyasal enerjiden muhtelif yollarla istifade etmişlerdir. Yine pek eski devirlerde rüzgar kuvvetiyle yelkenli gemiler yürütülmüş ve su kuvvetinden değirmenlerde iş elde edilmiştir. Bu arada evcil hayvanların kuvvetinden istifade edilmiş ve yakın zamanlarda su buharı vasıtasıyla ateşin hareket ettirici gücü pratik safhaya intikal ederek geniş çapta kolaylık ve bunun neticesinde görülmemiş hızlı neticeler meydana gelmiştir. Ve nihayet petroldeki kimyasal enerji ile atom çekirdeğindeki enerjinin yararlı bir şekilde kullanılmasıyla enerji kaynakları eskiye kıyaslanamayacak kadar çok denecek kadar artmış ve buharın keşfiyle meydana gelen değişikliklerden daha derin değişikliliklerin meydana gelmekte olduğunu da görmekteyiz. Buharla hareket ve yararlı iş temin etmek için verilmesi gereken kimyasal enerjinin temini için de yine adale kuvvetine ihtiyaç vardır. Bunun gibi petrol ve nükleer enerji için radyoaktif maddeyi arzın derinlikleri veya dağınık alanından elde etmek ve ayırmak içinde yine önemli miktarda kol gücüne ihtiyaç vardır. Nükleer enerjinin pratik safhaya intikalinden evvel pek revaçta olan bir defa tesis edildikten sonra devamlı olarak enerji veren hidroelektrik santralleri tesis masraflarının ağırlığı ve üretilen enerjinin naklinin güçlüğü sebebiyle önemini kaybetmiştir. 2 aralık 1942 yılında Chicago civarında H. Fermi tarafından meydana getirilen ½ Watt gücündeki ilk uranyum pilinden sonra çeşitli radyoaktif maddeler kullanılmak suretiyle faydalı güç veren çek çok büyük takatli reaktörler hızla çoğalıp yayılmaktadır. ENERJİNİN SAKIMI Ateşin bulunmasından sonra duyularla gözlenebilen ergime, buharlaşma, yanma, uzama gibi termik olayların mahiyeti son iki asırda yeni yeni anlaşılmaya başlanmıştı. Isı bilimi, ısı miktarı ve sıcaklık olmak üzere iki temel kavrama dayanır. Sıcaklık ilk defa Fahrenhayt’ın termometresi ile 1714’te belli bir şekilde ölçüldüğü ve tarif edildiği halde ısı miktarı Ancak 1779 Black ve İrvin’in teşebbüsü ile ölçülmeye çalışılmış ve bundan sonra çeşitli bilginler tarafından incelenen ısı yapılan sayısı çok Yüklə 23,84 Kb. Dostları ilə paylaş:
|