Termodinamiğin ikinci kuralına meydan okuyan deney

Bilimciler basit bir cihaz kullanarak, herhangi bir dış enerji kaynağı olmaksızın ısının geçici olarak soğuk nesneden sıcak nesneye doğru akmasını sağladı.

Haber Özeti

Tam Sürüm

Zürih Üniversitesinden bilimciler şaşırtıcı biçimde basit bir cihaz kullanarak, herhangi bir dış enerji kaynağı olmaksızın ısının geçici olarak soğuk nesneden sıcak nesneye doğru akmasını sağladı. Bu işlem fiziğin temel kurallarına aykırıymış gibi görünüyor.

İçinde kaynar su olan bir çaydanlığı masadaki tezgaha koyarsanız su zamanla soğuyacaktır. Ancak suyun sıcaklığının tezgahın sıcaklığının altına düşmesini beklemezsiniz. Bu günlük olay, fiziğin temel kurallarında birini, termodinamiğin ikinci kuralını ortaya koyuyor. Bu kurala göre izole sistemlerin entropisi (düzensizlik) asla azalmaz. Ya da daha basit bir şekilde ifade edecek olursak: Isı kendi başına sadece sıcak nesneden soğuk olana geçer, tersi mümkün değildir.

“Kaynayan suyu enerji kullanmadan dondurabilir”

Zürih Üniversitesinden (UZH) Prof. Andreas Schilling ve çalışma arkadaşları ilk bakışta termodinamiğin ikinci kuralını ihlal ediyormuş gibi görünen bir deneye imza attılar. Araştırmacılar 100 santigrat derecenin üstünde bir sıcaklığa sahip dokuz gramlık bakır parçasını, ek bir enerji kaynağı kullanmadan oda sıcaklığının altına düşürdü. Schilling “Teorik olarak aynı işlem, kaynayan suyu hiçbir enerji kullanmadan dondurabilir.” diyor.

Bunu gerçekleştirmek için araştırmacılar günümüzde otellerdeki minibarlarda da kullanılan Peltier soğutucudan faydalandı. Bu soğutucular elektrik akımlarını sıcaklık farklılıklarına dönüştürebiliyor. Araştırmacılar daha önce bu tarz bir soğutucuyu bir elektrik indüktörüne bağlı olarak kullanarak salınımlı ısı akımı yaratmışlardı. Bu akımda ısının iki nesne arasındaki akımı sürekli yön değiştiriyordu. Bu senaryoda ısı soğuk nesneden sıcak nesneye doğru hareket ediyor böylece soğuk nesne daha da soğuk hale geliyordu. Bu tarz termal salınımlı devreler bir termal indüktör barındırıyor. Bu devreler tıpkı elektrik salınımlı devrelerde voltajın sürekli işaret değiştirerek salınması ile aynı şekilde çalışıyor.

İlk pasif termal salınımlı devre

Bugüne kadar Schilling’in ekibi bu termal salınımlı devreleri sadece bir enerji kaynağı kullanarak çalıştırmıştı. Şimdi ise araştırmacılar termal salınımlı devrenin türünün ilk örneği olarak pasif bir şekilde, yani herhangi bir dış enerji kaynağı olmadan çalıştırılmasını sağladı. Termal salınımlar yine gerçekleşti ve bir süre sonra ısı soğuk bakırdan daha sıcak olan (22 santigrat) ısı banyosuna, herhangi bir enerji türüne dönüşmeden aktarıldı. Buna rağmen araştırmacılar bu işlemin aslında fizik kurallarına aykırı olmadığını belirtiyor. Bunu kanıtlamak için tüm sistemin entropisi ölçüldü ve termodinamiğin ikinci kuralına uygun olarak zaman içinde arttığı görüldü.

Ekip şimdilik ortama göre sadece 2 santigrat derecelik bir sıcaklık farkı kaydetmiş olsa da bunun sebebi kullanılan ticari Peltier soğutucusunun performansının sınırlı olmasıydı. Schilling -henüz icat edilmemiş olan- ideal Peltier soğutucusu ile aynı koşullarda -47 santigrata kadar sıcaklık farkının mümkün olduğunu söylüyor. Böyle bir soğutucu sayesinde bu basit deney çok miktarda sıcak katı, sıvı ya da gaz maddeyi, hiçbir enerji kullanmadan oda sıcaklığının çok altına düşürmek mümkün olabilir.

Henüz günlük kullanıma uygun değil

Pasif termal devre ayrıca, herhangi bir enerji kaynağına bağlamadan, istenilen sıklıkta kullanılabiliyor. Ancak Schilling bu tekniğin geniş ölçekli uygulamalarının henüz mümkün olmadığının altını çiziyor. Bunun sebebi, mevcut Peltier soğutucuların yeterince etkili olmaması. Ayrıca mevcut düzende elektrik kaybını en aza indirmek için süperiletken indüktörler kullanmak gerekiyor.

UZH fizikçileri bu çalışmayı sıradan bir prensip kanıtı çalışmasından daha önemli görüyor. Schilling “Başlangıçta deneyler bir tür termodinamik sihri gibi görünebiliyor. Bu da ısı akışıyla ilgili klasik algılarımıza bir noktaya kadar meydan okuyor.” diyor.

Kaynak: Zürih Üniversitesi

Zürih Üniversitesinden (UZH) Prof. Andreas Schilling ve çalışma arkadaşları ilk bakışta termodinamiğin ikinci kuralını ihlal ediyormuş gibi görünen bir deneye imza attılar. Araştırmacılar 100 santigrat derecenin üstünde bir sıcaklığa sahip dokuz gramlık bakır parçasını, ek bir enerji kaynağı kullanmadan oda sıcaklığının altına düşürdü. Schilling "Teorik olarak aynı işlem, kaynayan suyu hiçbir enerji kullanmadan dondurabilir." diyor.

1 Yorum

Yorum yazmak için tıklayın

Yorumunuz:

  • Bu blogu özellikle bu tür bilimsel/deneysel haberler yüzünden çok seviyorum. Umarım bu tür haberlerin sayısında artış olur. İyi çalışmalar dilerim.

Bülten Aboneliği

Günlük haberleri eposta bültenimizle takip edin!

Teşekkür ederiz.

Bir terslik var...