Fizikte enerji, bir cisime veya fiziksel bir sisteme aktarılan, işin performansında ve ısı ve ışık biçiminde tanınabilen niceliksel özelliktir. Enerji korunan bir miktardır; Enerjinin korunumu yasası, enerjinin istenen biçime dönüştürülebileceğini ancak yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini belirtir. Uluslararası Birimler Sisteminde (SI) enerjinin ölçü birimi joule'dür (J).
Termodinamik; ısı, iş, sıcaklık ve enerji arasındaki ilişki ile ilgilenen bilim dalıdır. Basit bir ifadeyle termodinamik, enerjinin bir yerden başka bir yere ve bir biçimden başka bir biçime transferi ile ilgilenir. Bu süreçteki anahtar kavram, ısının, belirli bir mekanik işe denk gelen bir enerji biçimi olmasıdır.
Sıcaklık ya da suhunet, bir cismin sıcaklığının ya da soğukluğunun bir ölçüsüdür. Gazlar için kinetik enerji, mutlak sıcaklık dereceleriyle orantılıdır.
- Duyularla algılanmakta ve genellikle sıcak ya da soğuk terimleri ile ifade edilmektedir. Teknik olarak bu değerlendirme doğru değildir. İki cisim birbirine temas ettirildiğinde sıcak olan soğumakta soğuk olan ısınmakta ve belirli bir süre temas halinde kaldıklarında her ikisi de aynı sıcaklığa gelmektedir. Buradan yola çıkarak; sıcaklık, bir maddenin ısıl durumunu belirten ve ısı geçişine neden olan etken olarak tanımlanabilir.
- Termik denge halinde bulunmayan sistemle çevresini termik denge haline getirmeye zorlayan potansiyeldir. Termik denge sağlandıktan sonra bu potansiyel kalkmakta, sistemde çevresiyle aynı değeri almaktadır.
- Noktasal bir özelliktir.
- Enerjinin mikroskobik düzeydeki statik hâlidir.
- Bir maddenin ortalama hıza sahip herhangi bir molekülünün kinetik enerjisiyle doğru orantılı olan büyüklüğüne denir.
- Sıcaklık, genleşmeye bakılarak dolaylı yoldan ölçülebilir. Ölçümünde, termometre denilen cihaz kullanılmaktadır.
- Bir cismin, etrafına, kendiliğinden enerji verme eğiliminin bir ölçüsüdür. Enerji veren madde daha yüksek sıcaklıktadır.
Elektriksel potansiyel enerji, bir "
" Elektriksel yük'ünün Elektriksel alan içerisindeki konumuna bağlı olarak depoladığı bir potansiyel enerji çeşididir.
James Prescott Joule. İngiliz fizikçi. Isının mekanik iş ile olan ilişkisini keşfetti. Bu keşif, enerjinin korunumu kuramını ve oradan da termodinamiğin birinci yasasının eldesini sağladı. SI sistemindeki iş birimi joule, onun adına ithafen verilmiştir. William Thomson ile mutlak sıcaklık ölçeğini geliştirmiştir. Bir direnç üzerinden geçen elektrik akımının ısı yaydığını bulmuştur.
Termodinamikte bir termodinamik sistem, ısıl denge, mekanik denge, radyasyon dengesi ve kimyasal dengede olduğunda, sistem termodinamik dengededir ve cisimler arası net ısı aktarımının sıfırdır. Termodinamik dengede bulundukları ortak bir cisim bulunan iki cisim birbirleriyle de dengededir şeklinde genişletilip termodinamiğin sıfırıncı kanunu oluşturulmuştur. Homojen bir cisim tek başına söz konusu olduğunda cismin sıcaklık gradyanın her noktasında sıfır olması demektir.
Elektronvolt (eV) değeri yaklaşık 1.6 x 10−19 J olan enerjiye verilen addır. Tanım olarak bir elektronun, boşlukta, bir voltluk elektrostatik potansiyel farkı katederek kazandığı kinetik enerji miktarıdır. Diğer bir deyişle, 1 volt çarpı elektronun yüküne eşittir. 1 volt temel yük ile çarpıldığında buna eşit olmaktadır.
Ekserji, Termodinamik bir sistemin ihtiva ettiği potansiyel enerjisinin, herhangi bir referans haline göre kullanılabilirliğinin bir göstergesidir. Ekserji tersinir bir süreç sonucunda sistem çevre ile denge sağladığı takdirde, oluşan entropi sonucu kullanılamaz hale gelen enerji düşüldükten sonra, teorik olarak elde edilebilecek maksimum faydalı iş miktarı olarak da tanımlanabilir. Sistem enerjetiğinde ise ekserji entropiden arındırılmış enerji olarak tanımlanır.
Enerjinin korunumu yasası, yalıtılmış bir sistemdeki toplam enerjinin değişmeyeceğini söyler. Enerji ne yok edilebilir ne de yoktan var edilebilir, ama enerji türü değişebilir; örneğin, dinamitin patlamasıyla kimyasal enerji kinetik enerjiye dönüşebilir.
Termodinamik yasaları, termodinamiğin temelini oluşturan dört yasadır. Termodinamik proseslerdeki ısı ve iş transferlerinin yapısını tanımlar.
Termal enerji, ortam veya sistem sıcaklığı sonucunda ortamdaki veya sistemdeki bir cismin veya maddenin potansiyel ve kinetik enerjileri toplamını ifade eden bir enerji biçimidir. Sistemde sıcaklık olmadığı müddetçe bu niceliği tanımlamak zor ve hatta anlamsız olabilir. Bu durumda herhangi bir termal iş söz konusu değildir.
Termodinamikte, ısı enerjisini mekanik enerjiye çeviren sistemlere Isı Motoru denir. Bu çeviriyi maddeyi çok yüksek sıcaklıklara getirip daha sonra düşük sıcaklıklara getirerek yapar. Isınan madde jeneratörün devinimsel kısmında "iş" yaparak enerjisini jeneratöre aktarır ve soğur. Bu işlem esnasında bir miktar termal enerji "iş"e dönüşür. Dönüşüm miktarı kullanılan maddeye bağlıdır.
Termodinamik ve istatistiksel fizik ile ilgili olayların kronolojisidir.
Termodinamik'in üçüncü yasası bazen ‘mutlak sıfır sıcaklığında dengede olan sistemlerin özelliklerine ilişkin’ olarak şu şekilde tanımlanır:
Termodinamiğin tarihi fizik tarihinde, kimya tarihinde ve genel olarak bilimin tarihinde temel bir aşamadır. Bilim ve teknolojinin birçok yerinde termodinamiğin bağıntısı sebebiyle, termodinamiğin tarihi klasik mekanik, kuantum mekaniği, manyetizma ve kimyasal hız bilimin gelişimi ile ince bir biçimde dokunmuştur ve meteoroloji, bilgi teorisi ve biyoloji, fizyoloji gibi daha uzak pratik alanlara ve buhar makinesi, iç yakımlı makine, kriyojeni ve elektrik üretimi gibi teknolojik gelişmelerle de bağlantılıdır. Termodinamiğin gelişmesi atom teorisi tarafından sürdü ve sürdürüldü. Ayrıca, ustaca bir yaklaşımla, olasılık ve istatistikte yeni yönleri harekete geçirdi.
Joule veya jul, Uluslararası Birim Sistemi'nde enerji, iş veya ısı miktarından türetilmiş bir ölçü birimidir. Bir metre üzerinden bir newtonluk kuvvet uygulanarak harcanan enerjiye veya iki ucu arasında bir voltluk gerilim farkı olan bir devre elemanı üzerinden geçen bir amperlik akımınin tükettiği enerjiye eşittir. Adını İngiliz fizikçi James Prescott Joule'dan (1818-1889) almıştır.
Reaksiyon kinetiği olarak da bilinen kimyasal kinetik, kimyasal reaksiyonların hızlarını ve mekanizmalarını araştırmakla ilgilenen bir fiziksel kimya dalıdır. Bir sürecin gerçekleştiği yön ile ilgilenen ancak gerçekleşme hızları hakkında bir bilgi vermeyen termodinamik ile karıştırılmamalıdır. Kimyasal kinetik, deneysel koşulların kimyasal reaksiyonların hızı üzerine etkilerini, reaksiyon mekanizmaları ile geçiş hâllerinin verim bilgilerini ve kimyasal reaksiyonların karakteristiklerini tanımlayan matematiksel modellerin çıkarılmasını kapsayan bir bilim alanıdır.
Taşınım olayı (veya taşınım fenomeni), mühendislik, fizik ve kimyada gözlemlenen ve üzerine araştırma gerçekleştirilen sistemlerin, kütle, enerji, yük, momentum ve açısal momentum değişimiyle ilgilenen çalışmalardır. Sürekli ortamlar mekaniği ve termodinamik gibi pek çok farklı alandan yararlanırken, ele aldığı konular üzerindeki ortaklıklara önemli düzeyde vurgu yapmaktadır.
Hissedilir ısı, bir cisim veya termodinamik sistem tarafından değiştirilen ısı olup, burada ısı değişimi cismin veya sistemin sıcaklığını ve cismin veya sistemin bazı makroskobik değişkenlerini değiştirir, ancak hacim veya basınç gibi cisim veya sistemin diğer bazı makroskopik değişkenlerini değiştirmeden bırakır.
