Tersinir Ve Tersinmez Süreçler Mekanik veya termal kaynaklardan sağlanan enerji ile sistemin iç enerjisinin değiştiğini öğrendik. Bununla beraber sistem bir i halinden s haline doğru ilerlerken sınırsız seçeneğimiz vardır. Yapılan işlemin şekli de dışarıdan sağlanan enerjinin büyüklüğünü de etkiler. Örneğin aynı işlem sonsuz küçük adımlarla veya bir veya birkaç adımda gerçekleştirilebilir. Eğer işlem sonsuz küçük adımlarla gerçekleştiriliyorsa süreç tersinir (reversible), aksi durumda tersinmez (irreversible) olarak adlandırılır. I. Yol (1) (2) II. Yol (1) (3) (4) III. Yol (1) (5) (6) (7) Şekil 1 : Hava ile çalışan kapalı bir sisteme sahip asansör ile aynı işin farklı yollar ile yapılması. Şekil 1 de kapalı bir sisteme sahip hava ile çalışan bir asansör ile aynı işin üç farklı yol ile yapılması gösterilmiştir. I. Yolda; (1) pozisyonda iken 3 ağırlık yana çekilerek kırmızı ağırlığın 3 birim yukarı çıkması sağlanmıştır. Böylece sistemin yaptığı iş kırmızı ağırlığı 3 birim yukarı çıkartmaktır. Bu şekilde 3 birimlik bir iş yaptığımızı varsayalım. (a). Sistemi yeniden (1). pozisyona getirebilmek için 3 ağırlık 3 birim yukarı çıkartılarak sistemi ilk pozisyonuna geri getirebiliriz. ancak herbir ağırlığı 3 birim yukarı çıkartmak gerekeceğinden, herbir ağırlığı yukarı çıkartmak için 3 birim lik enerji gerekecektir. Buda toplam 9 birimlik enerjiyi gerekli kılacaktır. (b). Sistemi yeniden (1). pozisyona getirebilmek için alternatif bir çözüm ağırlıklardan biri 3 birim yukarı çıkartılarak asansörün 1 birim aşağıya gelmesi sağlanabilir. Daha sonra aşağıdaki 2 ağırlık 2 birim yukarıya çıkartılarak sistem ilk pozisyonuna geri dönebilir. Bu durumda ilk ağırlık için 3 birimlik, diğer 2 ağırlık için 4 birimlik (2x2 = 4 ) olmak üzere toplam 7 birimlik ekstra enerjiye ihtiyaç duyulacaktır. (c).Sistemi yeniden (1). pozisyona getirebilmek için farklı bir alternatif çözüm, ağırlıklardan biri için 3 birimlik enerji kullanarak asansör 1 birim aşağıya getirilir. Daha sonra aşağıdaki ağrılıklardan biri 2 birim yukarıya çıkartılarak asansörün bir birim daha aşağıya gelmesi sağlanabilir. Bu iş içinde 2 birim enerji kullanılacaktır. Alttaki son ağırlıkta 1 birim yukarıya çıkartılarak sistemin ilk haline dönmesi sağlanabilir. Bu adım içinde 1 birimlik enerji kullanılacaktır. Böylece bu alternatif yolla birinci ağırlık için 3, ikinci ağırlık için 2 ve son ağırlık için 1 birimlik enerji kullanılarak sistem ilk haline dönecektir. Bu yolla 3+2+1 = 6 birim enerji kullanılarak sistem ilk haline geri döndürülebilecektir. Bu birinci yola dikkat edilirse sistem ağırlığı yukarı kaldırıken 1 birimlik iş yapmıştır. Fakat sistemi yeniden ilk pozisyonuna geri getirebilmek için farklı yollarla 9, 7, 6 birimlik enerjilere ihtiyaç duyulmuştur. Ayrıca (a) adımında anlatılan yol dikkate alınırsa sistem geri döndüğünde kırmızı ağırlık 3 birim, diğer 3 ağırlık 3 birim aşağıya ineceğinden; 9 birim kütleleri yukarı çıkartmak için, yukarı çıkmış kütlelerin aşağıya inmesi nedeni ile 3x3 = 9 birim, kırmızı kütlenin aşağıya inmesi nedeni ile 3 birim toplam 21 birimlik enerji azalması meydana gelecektir. II. yolu atlayarak III. yolu için durumun ne olduğunu inceleyelim. III. Yolda; Sistem (1) pozisyonda iken ağırlıklardan biri yana alınarak sistem (5) pozisyonuna ulaşır. Bir ağırlık daha yana çekildiğinde sistem (6) pozisyonuna ulaşır. Bir ağırlık daha çekildiğinde sistem (7) pozisyonuna ulaşır. Böylece kırmızı ağırlık 3 birim yukarıya, ağırlıklardan biri 2 birim yukarıya, ağırlıklardan diğeri 2 birim yukarıya taşınmış olur. sonuçta 3+2+1 = 6 birimlik iş yapılmıştır. Görüldüğü gibi yapılan iş I. yola göre 6 kat artmıştır. Sistemi ile durumuna döndürmek istediğimizde ise ağırlıkları 1 yalnızca 1 kat yukarı çıkartarak sistem ilk durumuma geri dönecektir. Sistem geri dönerken herbir ağırlık 1 birim yukarı çıktığından toplam 3 birimlik enerji gerekecektir. Ayrıca sistem geri döndüğünde kırmızı ağırlık 3 birimlik, ağırlıklardan en üsteki 2 birim, onun altındaki ağırlık 1 birim enerji kaybedeceğinden tüm sistem için toplam 3 + 3 + 2 + 1 = 9 birimlik enerji kaybı meydana gelecektir. Bu örnekten de görüldüğü gibi iş büyüklüğü yapılış şekline göre farklı değerler almaktadır. Sistemin haline bağlı değildir. Bu nedenle iş bir hal fonksiyonu değildir. Bu örnekte (I) ve (III) yola dikkat edilirse, (I). yolla yapılan iş (III). yolla yapılan işten 3 kat daha fazladır. Ayrıca sistemi geri döndürmek için harcanan enerji de (III). yolda (I) yoldan daha fazladır. Şekil 1 deki sistemde yer alan hava ile çalışan asansörün katlar arasındaki aralıklar sonsuz küçük ve ağırlıklarda sonsuz küçük olsaydı. III yol mantığı ile hereket edildiğinde enerji kullanmaya gerek kalmadan katlara arasında dolaşabilen bir asansörümüz olurdu. Böyle çalışan bir asansör Tersinir (reversible ) çalışabilen bir asansör olurdu. I. yolla çalışan asansör ise Tersinmez süreç ile çalışan bir asansör olurdu. Bu tür bir sistemde termodinamiğin birinci kanunu için ilişki yine geçerli ve \rm \Delta U = q + W olmasına karşın, q ve W büyüklükleri sistemin hangi yoldan son noktaya ulaştığına bağlı olarak farklı değerler alır. Biraz önce işin yola bağlı olarak değişim gösterdiğinden hal fonsiyonu olmadığını söylemiştik, aynı şekilde q da yola bağlı olarak değişim gösterdiğinden, q da bir hal fonksiyonu değildir.