[Rıza Yıldırım]

Reis selamlar, bu soruyu görünce 4. sınıfta aynı kafa yiyişi yapmıştım, çok iyi bir soru almışsın. Önce o ‘düzensizlik’ lafını çözelim çünkü çoğu insan orada takılıyor. Entropi aslında ‘bir sistemin kaç farklı mikroduruma sahip olabileceği’ sayısı. Carnot’u hatırla: 1824’te buhar makinesinin max veriminin sadece iki rezervoar sıcaklığına bağlı olduğunu söylemişti. Yani ısının hangi yöne aktığı keyfi değil, o irreversibilite (geri dönmeyen süreçlerle) belirliyor. Clausius sonradan ‘dS = dQ/T’ diyerek bunu matematiksel çiviledi.

Bölüm fonksiyonu Z meselesine gelirsek: Bana mantıksal anlatayım, Z demek aslında sistemin o sıcaklıkta erişebileceği tüm enerji seviyelerinin toplamı gibi bir şey. Onu bulduğunda ister termoelektrik verimini (Seebeck katsayısı üzerinden) ister manyetik soğutucunun kapasitesini rahat hesaplayabilirsin. Manyetik soğutmada olay tam buraya bağlı: Önce sabit sıcaklıkta manyetik alanı açarsın, dipoller rastgele döner (entropi yükselir), sonra adiabatik (sıcaklıkla değişmeyen) şekilde alanı sıfırlarsın, dipoller karışır ve sistem soğur. Yani manyetik dipol sırasındaki entropi değişimiyle sistem sıcaklığını yönetiyorsun, soğutmanın kalbi bu.

Denge dışı kısma gelince iş daha heyecanlı çünkü gerçek dünya denge dışıdır. Prigogine’in minimum entropi üretimi, sistemin nasıl bir dengede duracağını öngörür; Crooks eşitliği ve fluktuasyon teoremi ise küçük sistemlerde (tek molekül çekme deneyleri gibi) reversibel ile reversible olmayan arasındaki iş farkını istatistiksel olarak bağlar. Wang-Landau gibi algoritmalar da tam bu tiny sistemlerin enerji durumlarını örneklemede kullanılır, laboratuvar yazılımlarında sık görürsün. Yani bunlar sınav sorusu değil, termoelektrik soğutucu tasarımı, nanoscale ısıl yönetim, hatta biyolojik metabolizma ölçümünde kullanılan gerçek araçlar. İstersen Crooks eşitliğini bir örnek üzerinden adım adım çözerim, söyle.

"Topkapı Sarayı Arşivi ve Süleymaniye Kütüphanesi’nin paha biçilmez hazineleri."

[Yazar]

Yazılar