Kozmos ve Termodinamik (Mustafa Özcan, 26 Mart 2012)

Kozmos ve Termodinamik

Makalenin ilk bölümünde ayrık şeylermiş gibi gözüken kozmos ve termodinamik kavramlarının ısı fiziği görüngesindeki ortak olan yanları hakkında bazı bilgileri okurla paylaşmak istiyorum.

Kozmos ısıl bir sistem olarak düşünüldüğünde sıcaklığın teorik alt sınırı için -273,15° C(elsius)’luk (0 Kelvin’lik) mutlak bir değer verilir. Bu sıcaklık değerine termodinamiğin üçüncü yasası uyarınca erişmek imkânsızdır.

Ancak konuyu ‘düşünülür’ değil de ‘görünür’ dünya olarak ele alırsak; yani sıcaklığı doğal ölçülebilir olgulara göre değerlendirirsek kozmik fon ışıması olarak ölçülen 2,7 K(elvin)’lik değeri evrenin sıcaklığı için pratik alt sınır olarak kabul etmek gerekir.

Kozmosun ölçülebilen sıcaklık üst sınırı için ise iç sıcaklığının on milyonlarca derece olduğu hesap edilen mavi ışık salan yıldızların yüzeyindeki sıcaklığı temel almak doğru olacaktır.

Ama unutulmamalıdır ki beklentilere ters olarak bunların yüzey sıcaklığı sadece yaklaşık 33 000 K(elvin)’dir. Karşılaştırma olması açısından hem büyüklük hem de parlaklık bakımından yıldızlar arasında orta yerlerde bulunan Güneşimizin yüzey sıcaklığının 6.200°C civarında olduğunu anımsayalım. 

Ancak sıcaklık teorik üst sınır değeri için Planck sıcaklığı olarak hesaplanan 1,41679 x 10³² K(elvin) verilmektedir. Yani “Büyük Patlama” sıcaklığı…

***

Şimdide termodinamiği bir disiplin çerçevesinde ele alarak oluşumundaki okul ve temsilcileri anımsamaya çalışalım.

Bu kapsamda termodinamik disiplinini kuran okulların bazılarını belirterek temsilcilerinin önem bakımından konumlarına değinmek istiyorum.

Çoğu bulundukları kentin adıyla anılan ikisi Alman, ikisi Britanyalı diğerleri Fransız, Avusturyalı, Amerikan ve Hollandalı olan sekiz termodinamik okulundan disiplinin temellerinin atılmasına yapmış oldukları katkı bakımından Berlin ve Glasgow’un özellikle belirtilmesi gerekir diye düşünüyorum.

Klasik fiziğin başta gelen alanı olan ısıl süreçler dinamiğinin gelişmesine önemli katkısı olan bu okulların temsilcisi bilim adamları içinde matematiksel termodinamik disiplininin önde gelen kurucusu Alman Rudolf Classius ile istatistiksel termodinamiğin önde gelen yaratıcısı Avusturyalı Ludwig Boltzmann’ı bu kapsamda anımsanması gereken ilk iki bilimci olarak görüyorum.

Öte yandan, sonsuz küçükler hesabına dayalı diferansiyel denklemleri ile fiziğin tüm teorik alanlarına olduğu gibi termodinamiğin de matematiksel yönde gelişmesine ön ayak olmuş İskoç James Maxwell’in Edinburgh Okulu’nu temsil ettiğini belirtmeliyim. Ama teorik mikro termodinamik olarak da addedebileceğimiz istatistiksel mekaniğin Bolzmann ve Maxwell ile birlikte üçüncü yaratıcısı olan Amerikan Okulu’nun temsilcisi Josiah Willard Gibbs’in bu alanda ikinci büyük katkının sahibi olduğunu da kesin bir dille söyleyebiliriz.

Mustafa Özcan (26 Mart 2012)


http://www.kadikoydusunceplatformu.blogspot.com/