Elimizde a cisminden oluşan bir sistem olduğunu ve bu sistemin sahip olduğu bütün
fiziksel özelliklerini ölçebildiğimizi varsayalım. Mesela a cisminin b,c,d özeliklerini t
süresi boyunca incelediğimizi varsayalım. Başlangıçta, t1 zamanında a cismine ait
b,c,d özelliklerinin b1,c1,d1 değerlerine sahip olduğunu ölçelim. Daha sonra a
cisminin t2 zamanına kadar ve t3 zamanına kadar iki farklı değişimden geçtiğini
varsayalım. Bu değişimlere proses ismini de verebiliriz. Başka bir deyişle, a cisminin
birincisi t1\'den t2\'ye ve ikincisi t2\'den t3\'e olmak üzere iki farklı prosesten geçtiğini
varsaymış olduk. Birinci prosesin sonunda, yani t2 anında a cisminin b,c,d özelliklerinin
değerlerini b2,c2,d2 olarak ölçtüğümüzü kabul edelim. İkinci prosesin sonunda da, yani
t3 anında, a cisminin özelliklerinin b3=b1,c3=c1,d3=d1 olarak ölçtüğümüzü kabul
edelim.
Özetlersek, elimizdeki bir a cisminin fizik özellikleri başlangıçta belli değerlere
sahipti. Cisim birinci prosesten geçtikten sonraki fiziksel özelliklerinin değerleri değişti
ve ikinci prosesten geçtikten sonra bütün fiziksel özellikleri başlangıçtaki değerlerine
dönmüş olduğunu kabul ettik. İşte böyle bir a cisminden oluşan sisteme tersinir
sistem denir ve bu proseslere de tersinir prosesler adı verilir.
Örnek olarak bir arabadan ve sürücüsünden oluşan sistemi ele alalım. Araba ve sürücünün
İstanbul\'dan Ankara\'ya gittiğini ve daha sonra da Ankara\'dan İstanbul\'a döndüğünü
varsayalım. Sistemimiz araba ve sürücüsünden oluşmaktadır. Sürücü arabaya binip
motoru çalıştırıp gidebilir ya da kendisi arabayı halatla çekebilir. Dışardan yardım
almamak şartıyla arabanın yol alış şekli varsayımlarımıza aykırı olmaz. İşte bu araba
ve sürücüsünün bütün fiziksel özellikleri seyahatin başında ve sonunda bir şekilde
aynı olabiliyorsa, o zaman bu sistem tersinir sistemdir ve sistemin gidişi ve gelişi
tersinir proseslerdir. Bu fiziksel özelliklerin içinde, arabanın kütlesi, depodaki yakıtın
kütlesi,sürücünün kütlesi ve cebindeki paranın miktarı vs. dahil olduğunu da hatırlatalım.
Yolculuk boyunca bütün fiziksel özellikler değişebilir, fakat yolculuk sonundaki ve
başındaki değerler birbirine eşit olmalıdır.
Görülebileceği gibi tersinir prosesler ve sistemlerle tabiatta kolaylıkla karşılaşılmaz.
Bunlar varsayım ve kabullerle oluşturulan teorik proseslerdir. Fakat tersinmez
sistemleri, prosesleri analiz edebilmek için, tersinir proses ve sistemler sağlam
bir teorik zemin teşkil etmektedir.
Bir modelleme yapmak gerekirse, l uzunluğunda bir ipin ucuna bağlı m kütleli sarkacı
model olarak alabiliriz. Tersinir ve tersinmez her iki durum için de, l ip uzunluğunun
değişmediğini, ipin esnemediğini ve ipin kütlesinin ihmal edilebilecek kadar küçük
olduğunu varsayıyoruz. Ayrıca m kütleli parçanın nokta kadar küçük olduğunu,
boyutlarının ihmal edilebileceğini kabul ediyoruz.
Eğer hava sürtünmesi vs. enerji kayıpları olmadığını kabul edersek, bu sarkaç sisteminin
tersinir bir sistem olduğunu söyleyebiliriz. Çünkü bir t1 anında cismin pozisyonu,hızı,
ivmesi,potansiyel ve kinetik enerjisi, vs. bütün fiziksel özelliklerinin değerleri ne ise,
bir periyot kadar süre sonra bütün fiziksel özelliklerinin değerleri yine aynı olacaktır.
Eğer hava sürtünmesi vs. enerji kayıplarının olduğunu kabul edersek, bu durumda bu sarkaç
sisteminin tersinmez bir sistem olduğunu söyleyebiliriz. Çünkü bir t1 anında cismin
pozisyonu,hızı,ivmesi,potansiyel ve kinetik enerjisi, vs. bütün fiziksel özelliklerinin değerleri,
bir periyot kadar süre sonraki bütün fiziksel özelliklerinin değerleri ile aynı olmayacaktır.
İkinci bir modelleme daha yapmak gerekirse, içinde hava bulunan bir silindir ve piston
örneğini verebiliriz. Tersinir ve tersinmez her iki durum için de, pistonun silindir içinde
hareket ederken sızdırmaz olduğunu varsayıyoruz. Ayrıca pistonun ağırlıksız olduğunu da
kabul ediyoruz.
Burada, konuyla ilgili
http://en.wikipedia.org/wiki/Reversible_process_%28thermodynamics%29
maddesine ve içindeki ilgili resme bakmanızı tavsiye ederim.
Eğer piston ile silindir arasındaki sürtünmenin sıfırlanabildiğini kabul edersek, bu durumda
hareket esnasında enerji kaybı olmayacaktır. Ayrıca silindir-piston grubunun dışardan
bütünüyle yalıtıldığını ve dolayısıyla sistem ile çevre arasında ısı vs. enerji alışverişinin
olmadığını varsayalım. Bu durumda (silindir+piston+silindir içindeki hava) sistemimizin,
tersinir bir sistem olduğunu söyleyebiliriz. Nasıl mı?
Başlangıçta t1 anında piston üstüne m1 kütleli cismi bırakalım. Piston içindeki havanın
sıcaklığının T1, basıncının p1, hacminin V1 olduğunu kabul edelim. Sistem dengelenince,
bu değerler değişmeden kalacaktır. Daha sonra t2 anında piston üstüne m2 kütleli
cismi bırakalım. Piston içindeki havanın sıcaklığının T2, basıncının p2, hacminin V2
olduğunu kabul edelim. Sistem dengelenince bu değerler değişmeden kalacaktır.
En sonunda t3 anında piston üstüne m1 kütleli cismi tekrar bırakalım. Piston içindeki
havanın sıcaklığının T1, basıncının p1, hacminin V1 olduğunu görürüz. Sistem
dengelenince bu değerler değişmeden kalacaktır. Bu durumda, sistem ve prosesler
tersinirdir diyebiliriz.
Eğer piston ile silindir arasındaki sürtünme olduğunu kabul edersek, bu durumda
hareket esnasında enerji kaybı olacaktır. Ayrıca silindir-piston grubunun dışardan
bütünüyle yalıtılamadığını ve dolayısıyla sistem ile çevre arasında bir miktar ısı vs.
enerji alışverişinin olduğunu varsayalım. Bu durumda (silindir+piston+silindir
içindeki hava) sistemimizin, tersinmez bir sistem olduğunu söyleyebiliriz.
Başlangıçta t1 anında piston üstüne m1 kütleli cismi bırakalım. Piston içindeki havanın
sıcaklığının T1, basıncının p1, hacminin V1 olduğunu kabul edelim. Sistem dengelenince,
bu değerler değişmeden kalacaktır. Daha sonra t2 anında piston üstüne m2 kütleli
cismi bırakalım. Piston içindeki havanın sıcaklığının T2, basıncının p2, hacminin V2
olduğunu kabul edelim. Sistem dengelenince bu değerler değişmeden kalacaktır.
En sonunda t3 anında piston üstüne m1 kütleli cismi tekrar bırakalım. Piston içindeki
havanın sıcaklık, basınç, hacim değerlerinin sırasıyla T1, p1, V1 olmadığını, fakat
başlangıçtakinden farklı T3, p3, V3 değerlerini aldığını görürüz. Sistem
dengelenince bu değerler değişmeden kalacaktır. Bu durumda, sistem ve prosesler
tersinmezdir diyebiliriz.