Termometre ile gözlemleyeceğiniz bir ısı değişimi olmaz. Buzun bir kısmı şekerli sudan kalori alır ve erir. Elinizde daha derişik bir şekerli su + buz çözeltisi olur. Erimiş şekerle kaynaşmış su moleküllerinin, saf suyun ve saf su buzun "0 derecedeki" sahip oldukları enerji düzeyi (gram başına) faklı olmalı. Su ile buz arasında 80 kalori fark var ama şekerli su için gerekli rakamı bilmiyorum. Sonuçta aralarında bir denge kurulmalı ki, tüm ortam eşit enerji yoğunluğunda olsun. Hal değişimi, sadece erime olur gibi bence...

0 daki saf su ve buz da ısı alısverisi olur. Buz da erime olur diyosunuz.

Termodinamiğin 0. Yasasına muhalif olmuyor mu bu olay.

Güzel bir soru ama...Saf su değil, şekerli su sorduğunuz. Ayrıca aynı ısı derecesinde olsalarda, sıvı akışkanını moleküllüri daha enerjik ve hareketli. Yani enerji miktarları daha fazla... Saf su'dan oluşmuş 0 derecedeki buz'un eriyip 0 derecedeki su olması için 1 gram (santimetreküp için) 80 kalori ısı alması lazım. 0 derecedeki şekerli su ise zaten su kısmı için gerekli bu 80 kalroi ısıya sahip durumda. Ama şeker molekülleri de olduğu için donması için daha fazla ısı kaybetmesi lazım. Belki tuzlu su gibi -6,-8 derecelerde donabilecektir. (Deniz suyu baz alınmıştır.Tuz oranı artışı ile donma ısısı daha da düşebilir)) Yani şekerli su donmadan önce sıvı formunda durumunu koruyabilmek için çok daha fazla kalori kaybetmeli. Ama sorunuzda donmuyor, 0 derecede sadece... Yani şekerli suyun (daha doğrusu şeker molekülerinin) paylaşabileceği fazla kalori mevcuttur. Bu nedenle, buz suya dönüşürken bu kaloriden alabilir. Eğer sistem olarak düşünürseniz, sistemin ana eğilimi birim alan/hacim başına mevcut enerji miktarını eşitlemek olacak. Buz 10 gr. şekerli su 10 gr diyelim. (Rakamları varsayarak) Şekerli suyun donma ısısı:-5 farz edelim. Ve her bir derece ısı düşmesi için su gibi 1 kalori değil, 2 kalori lazım diyelim. -5 derecedeki şekerli suyun , -5 derecedeki şekerli buz olması içinde 100 kalori ısı vermesi gerekiyor farz edelim. Şimdi 0 derecedeki buzun 0 derecedeki su olması için 800 kalori alması lazım. 0 derecedeki şekerli suyun, -5 derecede buz olması için ise ((10x2x5) + (10x100)) 1100 kalori ısı kaybetmesi lazım. Ama şekerli suyun donmasını düşünmüyoruz zaten. Sıvı halde fazını nereye kadar koruyabileceğine bakıyoruz sadece... Bir taraf ısı almak istiyor. (Sıvılaşmak için) Diğer tarafta ise zaten sıvı durumda ve bu durumu korurken 20 kalori fazlası var. (Eğer -1' e yaklaşacak olsaydı) Şimdi hesaplaması nasıl yapılır bilmiyorum ama mantık olarak; buzun erimek için dışarıdan ısı alması gerektiğine göre, şekerli su ise daha enerjik olduğuna göre, aralarında ısı alış verişi olmalı. Bunun dengeye ulaşana kadar süreceğini (tüm sıvı ve katı ortalaması eşitlenene kadar) düşünüyorum. Yani bir miktar buz erir, 0 derecedeki su olur. Bu yüzden termodinamik açısından bir ihlal yok bence... (Yasa 0: Eğer iki sistem etkileşime açık oldukları halde, aralarında mekanik etkileşimle olan enerji transferi (iş) dışında net enerji transferi (ısı geçişi) yoksa, bu iki sistem birbirleri ile ısıl dengededirler.) Soruyu şöyle ele alın. Mantığı aynı, 0 derecedeki su ve şekerli su karışsa, moleküller arasında enerji alışverişi olmaz mı? (Oysa, her ikisinin de 1 derece ısı almak ya da kaybetmek için ihtiyaç duydukları kalori miktarı farklı)

Termodinamik yasalarının hepsini entropi üzerinden ele alınırsa tek bir bakış altında birleştirebilirsiniz bence... Entropi'yi kapalı ya da açık sistemde fark etmez (sadece kapalı sistemlerde sınırı-limiti hesaplayabilirsiniz. Açık sistemde ise bu limite yakınsarken hesaplama yaparsınız...); enerji ortamda homojen ve simetrik olmaya çalışmaktadır. Yani büyük patlama öncesindeki konumuna ulaşmaya (burada "enerjinin hafızası var mı? sorusu akla geliyor... Ama evrende hiç bir bilginin kaybolmadığını varsayan yaklaşımlar haklıysa, enerjinin de bu döneme ait durum bilgisini sakladığını düşünebiliriz bence...) Şimdi enerjinin bu eğiliminin nereden kaynaklandığını düşünelim. Enerji niçin entropi eğilimindedir? Çoğu fizikçi, bu eğilimi olduğu gibi kabul edip, daha fazlasını gereksiz görür. Çünkü mevcut bilgi tüm hesaplamalar için yeterlidir. Bu pratiklik getirir. Ama daha fazlasını geliştirmelerini engeller. Çünkü güvenilir ve kullanılabilinen bir bilgi sorgulanmaz ise geliştirilemez. Oysa, entropi eğilimi ile kütle oluşumu, momentum, relavistik kütle (özel görelilik) arasında aynı temele ve mekanizmaya dayanan bağlantılar var. Entropi enerji düzeyinde bir eğilimdir. Enerji düzeyi? Bütün alanlar ve kütleli ve kütlesiz nesneler enerjiden oluştuğuna göre, “enerji” temelde yatan “temel birimdir.” Eğer kütlenin en küçük temel parçacığına insek ve onu yapıtaşlarına ayırabilsek karşımıza enerji çıkar. Kütlesiz tüm parçacıklardan alanlara kadar böyle… (Aslında kütleli ile kütlesiz arasındaki ayrım çok basit bir ayrıma dayanıyor. Enerjinin Zaman Dalgalarıyla veya güncel alışılmış bakış açısı ile Higgs alanı ile hangi uzamsal boyutlar üzerinde etkileştiğine dayanıyor.) Enerji’nin bir ortamdan veya nesneden başka bir ortama geçişini, dönüşümüne ve dağılabilme özelliklerine bakarsak akışkan bir yapısı olmalı. Evrendeki tüm nesneler daha küçük ve özdeş alt parçacıkların varyasyonlarından olduğuna bakarsak, enerjinin de küçük alt birimlerden oluştuğunu kabul edebiliriz. Yani hangi tür enerjiden söz edersek edelim, temelde aynı ve özdeş parçacıkların değişik miktar oranlarındaki korelasyonlarından bahsediyoruz. Enerjinin bu küçük birimlerini KEP (Küresel enerji Paketçiği) olarak adlandırıyorum. Bu enerji paketçiklerine ise ilk olarak “kuanta” denmiş. Kuanta Planck ölçeklerinde enerjinin var olabileceği en düşük düzeyini temsil ediyor. Başlangıçta Işık da kuantalardan oluşuyor iken daha sonra ayrım da getirdiği için “foton” olarak değiştirilmiş. “Kuantum” ise kuanta’nın çoğulu… Her kuanta’nın sahip olduğu doğal bir titreşim alanı vardır. (Sicim teorisine de bu yaklaşım ilham veriyor sanırım). Enerji ekleyerek bu titreşim alanını büyütebilirsiniz. Ama enerji eklenmesi demek ortama daha fazla kuanta eklenmesi demektir. Kuanta bu titreşim alanını korurken, diğer kuantalarla da etki-tepki çerçevesinde etkileşimde olur. Böylece ortamdaki tüm kuantalar harmonik titreşime ulaşana kadar, aralarında alış-veriş olur. Böylece tüm kuantaların titreşimleri özdeşleşecektir. İşte bir ortamdaki kuanta sayısı, (birim alan başına) yeni temasta bulunduğu ortamdaki kuanta sayısından farklı ise, bu yeni alan da tüm kuantalar homojen ve özdeş olana kadar yer değiştireceklerdir. Örnekli açıklama: Elinizde içinde kum ve kum taşlarından oluşan bir kap olsun. Kum taşlarının yoğunluğu, kumdan daha fazladır. Şimdi kovaya yüksek frekanslı bir titreşim verelim. Tüm kum tanecikleri bu titreşim ile özdeş olarak titreşecektir. Ancak ortamda bulunan kum taşı tanecikleri üzerinde biriken enerji, (çünkü serbest kum tanecikleri ile aynı özgürlükte titreşemeyecektir) titreşim şiddeti ile kum taşını (içten) parçalanmaya zorlayacaktır. Sonunda tüm kum tanecikleri bağımsız kalana kadar bu eğilim sürecektir. (İşte çok yoğundan, az yoğuna geçiş nedeni…) Tüm kum taneciklerinin her birinin titreşim alanı sabit kalacağı için, kum taşından ayrılan kum tanecikleri de aynı titreşim alanına kavuşana kadar, diğer kum tanecikleri içindeki boşluklara doğru yönelecektir. (Tek yönlü hareketin nedeni…) Kuantaların farklı oran ve şekillerde bir araya gelmesinden oluşmuş objelere gelince;

Kuantaların farklı oran ve şekillerde bir araya gelmesinden oluşmuş objelere gelince; (kütleli ve kütlesiz parçacıklar veya alanlar) Her titreşim bir dalga fonksiyonuna sahiptir. Yani aynı zamanda bir dalgadır. Dalgalar birbirleri ile yapıcı ya da yıkıcı girişim yaparlar. Bu da sistem olarak toplamda farklı titreşimlere sahip olarak tespit edilmelerine neden olur. İşte temel parçacıklar arasındaki farklı frekans ve dalga boyları da (aynı miktarda enerjiden oluşmuş olsalar bile) bu şekilde ortaya çıkıyor. (Kütle kazanırken spin de önemli role sahip çünkü bu titreşimlerin, uzamsal boyutlar üzerinden Higgs alanı ile hangi derecelerde etkileştiğini de belirliyor. Böylece çarpıştırıcılarda daha küçük kütleli parçacıkların çarpışması ile daha büyük ve geçici parçacıklarda ortaya çıkabiliyor ama ayrı bir konu bu…) Dalgaların enerji miktarı frekansı ve dalga boyu ile hesaplanıyor. Ancak dalganın enerjisi genlik dediğimiz alanda tutuluyor. Eğer bir dalganın frekansını ve dalga boyunu değiştirmeden enerjisini artırırsak, bu genliğin, dalga şiddetinin artışı ile mümkün. (Eğer (sinüzoidal) dalgayı, (x,y) Kartezyen koordinatlarında tabanı bize dalga boyunu temsil edecek şekilde bildiğimiz üçgene çevirirsek, üçgenin alanı genliğin yarısını verecektir. (Çünkü dalganın bir periyodu içinde (x,–y) bölgesinde de bir titreşim alanı daha var.) Eğer üçgenin alanını, (sistemin enerjisini) artırırsak, bu alanın artması demektir. Alanın artışı için ise, ya taban artacak (dalga boyu) ya da yüksekliği… İki nesne birbirleriyle etkileşime geçtiklerinde, (çarpma, ısıtma, itme vs,vs.) kendi sahip oldukları enerji miktarındaki farklılıklar oranında, dalgaları birbirleriyle girişim yapacaklar. Ve birbirlerine enerji aktaracaklar. Bu işlem, temelde tüm temel yapıtaşı (tahminen kuarklar) parçacıkların genliklerindeki enerji miktarı eşit alana–miktara sahip olana kadar sürecektir. Ancak bu temel parçacıkların birbirlerinden dalga boyu ve frekans olarak zaten farklı olduğunu düşünürsek, göreceğimiz “yükseklik” değişiklikleri de gene farklı olacaktır. Evrende bir parçacığın hızının, o parçacığın genlik şiddeti ile ilişkili olduğunu düşünürsem (Enerji miktarı artan elektronun doğal hızı niye artıyor sorusunun cevabından çıkardığım sonuç, pilot dalga yaklaşımı ile de bağlantılı), bu parçacıkların doğal hızlarını artmış olarak göreceğiz. Sorunuzdaki “saf su buz” ve “şekerli su” sorgusunda da durum aynı koşullara tâbi.. Buz moleküllerinin titreşimleri düşük, doğal titreşim alanlarına kavuşmak için dışarıdan enerji almalılar. Şekerli su molekülleri ise daha enerjik ve faz değişimine girmeden bu enerjilerinin bir kısmını paylaşabilecek durumdalar. Ortada bir “alıcı” ve bir de “paylaşabilecek” taraf var. Taraflar arasında belli bir oranda enerji alışverişi olacaktır. Sınırı, artık şekerli su moleküllerinin daha fazla enerji aktaramayacağı düzey belirleyecektir.

Hal değişimi sizin de bildiğiniz gibi ısı transferi gerektiren bir durumdur. İki maddenin sıcaklıklarının aynı olması, maddeleri oluşturan moleküllerin ortalama kinetik enerjilerinin de aynı olduğunu yani ne saf buzun şekerli sudan, ne de şekerli suyun saf buzdan alabileceği bir enerji olmadığını gösterir. Şayet termodinamik dengedeki saf buz ve su karışımına sonradan aynı sıcaklıktaki şekeri ekliyor olsaydınız şekerin çözünmesi endotermik olduğundan beraberinde buzu da eritmesini ve sonuçta homojen bir şekerli su karışımı olmasını beklenebilirdi. Fakat çözünme işlemi daha önce gerçekleştiği için dengedeki çözelti içerisindeki buzun ya da şekerli suyun miktarını değiştirecek bir enerji kaynağının olmadığını düşünüyorum. Hiç Kimseyle Tartışmaz, şekerli suyun daha enerjik olduğu doğru bir önerme değil. Fazları farklı olsa da bu şekerli su moleküllerinin buz duvarını kıracak kadar hızlı çarpabilecekleri anlamına gelmiyor. Soğuk bir günde atmosfer gazlarının karları eritmemesi buna örnek olarak gösterilebilir.

Tekrar değerlende-ireceğim. Teşekkür ederim, Vide Supra..

Tekrar değerlendireceğim. Teşekkür ederim, Vide Supra..

Bu durumda "... dengedeki çözelti içerisindeki buzun ya da şekerli suyun miktarını değiştirecek bir enerji kaynağının olmadığını düşünüyorum. " noktasından hareketle; eğer sistem mükemmel yalıtımlı ise (dışarı ile hiç bir şekilde ısı-enerji alışverişi-kaynağı olmayan kapalı bir sistem) sıvıların katı ve sıvı faz durumları sonsuza kadar sürecek demektir... Yani saf su buz kütlesi, sıvı şekerli su içinde hep aynı, sabit kalacak demektir. Diğer bir değişle sistemin entropisi düşmüş hatta sıfırlanmış olacaktır. Bu mümkün mü? Üstelik sistem kümesindeki alt elemanlar arasında enerji farklılıkları var iken... Bu noktada bence, entropi nedeniyle bu ikisi arasında muhakkak etkileşim olacaktır. Ve cüzi de olsa bir miktar buzun erimesi gerektiğini "hala" düşünüyorum. Çünkü entropideki nihai hedef, ortamdaki enerji yoğunluğunu ortalamaya getirmek. Bunun için gerekirse buzu da parçalayıp, toz haline getirip sistem içine dağıtacaktır...

Bu durumda "... dengedeki çözelti içerisindeki buzun ya da şekerli suyun miktarını değiştirecek bir enerji kaynağının olmadığını düşünüyorum. " noktasından hareketle; eğer sistem mükemmel yalıtımlı ise (dışarı ile hiç bir şekilde ısı-enerji alışverişi-kaynağı olmayan kapalı bir sistem) objelerin katı ve sıvı faz durumları sonsuza kadar sürecek demektir... Yani saf su buz kütlesi, sıvı şekerli su içinde hep aynı, sabit kalacak demektir. Diğer bir değişle sistemin entropisi düşmüş hatta sıfırlanmış olacaktır. Bu mümkün mü? Üstelik sistem kümesindeki alt elemanlar arasında enerji farklılıkları var iken... Bu noktada bence, entropi nedeniyle bu ikisi arasında muhakkak etkileşim olacaktır. Ve cüzi de olsa bir miktar buzun erimesi gerektiğini "hala" düşünüyorum. Çünkü entropideki nihai hedef, ortamdaki enerji yoğunluğunu ortalamaya getirmek. Bunun için gerekirse buzu da parçalayıp, toz haline getirip sistem içine dağıtacaktır...

Hiç Kimseyle Tartışmaz rica ederim, ben de bir şeyler bulabilirsem ekleme yapacağım. Bu arada şekerin sonradan eklenmesi şeklinde verdiğim örnek pek doğru görünmüyor. Endotermik ise buzun erimesi değil daha çok buz oluşması gerekebilir, diğer yandan çözünen şeker yüzünden donma noktası düşen çözeltinin nasıl donması beklenir bilemiyorum. Burtay bey entropinin değişim gösterebilmesi için böyle bir sistemde ısı transferi mutlaka olması gerekir. Bu yüzden entropiyi başlı başına bir neden olarak değil, yer değiştiren bir enerjinin sonucu olarak ele alırsak ilk aramamız gereken şey yine ısı aktarımı olacaktır. "Yani saf su buz kütlesi, sıvı şekerli su içinde hep aynı, sabit kalacak demektir. Diğer bir değişle sistemin entropisi düşmüş hatta sıfırlanmış olacaktır." Kafa karıştıran şekeri çıkarıp izole kapta sadece aynı sıcaklıktaki saf buz ve saf su karışımı olduğunu düşünürsek tam olarak dediğiniz gerçekleşmekte aslında. İzole bir kapta bu karışımı muhafaza ettiğinizde sonsuza kadar fazlar korunarak sabit entropide kalacaktır. ΔS=Q/T burada ısı yani Q değeri ısı aktarımını ifade etmektedir. En azından şekerin dahil olmadığı bu koşullarda bu iki faz arasında enerji farklılığı olmadığını söyleyebiliriz. Yani entropi açısından yorumlarsak bu sistem aynı ısıl ölümü gerçekleşmiş evrenden kast edildiği gibi "ölü" bir sistemdir. Enerjinin artık tercih edebileceği farklı bir olasılık yoktur demek de doğru olabilir.

Değerli Vide Supra, paylaşım ve çıkarım sonuçlarınızın matematiksel doğruluğuna ikna oldum. Ama ... Bence ilgili ortamda "Zaman" olmadığı sürece bu iki faz'ın karışmaması mümkün. Çünkü bence (Dalgasal) Zaman, tüm temel parçaçıkların titreşimleri ile girişim yaparken, onları (daha yüksek genlik değerlerinde) titreştiriyor. (Ancak "mutlak sıfır" noktasına ulaşılabilinirse "Zaman" olmaz. Daha doğrusu o kütle için Zaman yoktur. Ancak bu da teori...) Bu titreşim katkısından dolayı da tüm (kütleli) yapılarda yapılarda bozulma, çürüme dediğimiz süreç gerçekleşiyor. Ve biz bunu entropiye bağlıyoruz. Aslında bu varsayımı ve mevcut yaklaşımı sınamak laboratuvar koşullarında mümkün olabilir: Sıfır dereceye soğutulmuş, yalıtımlı bir odanın içine gene yalıtımlı bir kap içinde sıfır derecede su ve buz konabilir. Zaman etkisini hızlandırmak için kütle oranları birkaç "milyonda bir" oranda olmalı. (100 litre sıfır derecedeki suyun üzerine düşen kar tanesi gibi bir oran...) Bu konuda öğrenmeye devam edeceğim ve dilerim kendimden emin olarak net bir şey eklerim buraya... Rehberliğiniz için teşekkür ederim.

bilmem