Aciz Bilim

Mühendislikte enerjinin verimli şekilde kullanılması oldukça önemlidir. Konu enerji olunca aklımıza gelen bilim dalı ise Termodinamik’tir. Termodinamik(türkçe karşılığı Isıl Devinge) enerji, ısı, entropi, ekserji vb. kavramlarla ilgilenir. Peki, Termodinamik ile Carnot arasındaki ilişki nedir?

Sadi Carnot, termodinamiğin temellerini atan Fransız askeri mühendis ve fizikçidir. Çalışmalarına 1814 yılında Fransız Ordusu’nda başlamıştır. Carnot, ısı makineleri üzerine çalışmıştır. Yaptığı en büyük çalışma ‘ısı makinelerinin yaptığı işin, ısı kaynağının enerjisiyle orantılı olduğunu ve ısıyla mekanik enerji arasında değişmez bir orantı olduğunu’ ortaya koyduğu çalışmadır ve bunu ortaya koyan ilk fizikçidir. Bu çalışma aynı zamanda iktisadi olarak da çok büyük önem arz etmektedir.


Şöyle ki:

James Watt’ın buhar makinesinden sonra insanlar yüksek verimlere sahip makineler yapmaya girişmişlerdir. Bi süre sonra iş o kadar çığırından çıkmıştır ki, ekonomiler alt üst olmuş, bazı dolandırıcı şirketlerin hisseleri tavan yapmıştır. Bunun en büyük sebebi yüksek verimle çalışan ısı makinesi yaptığını iddia eden insanların(şirketlerin) makinelerini (güya) çalınma korkusuyla göstermemeleri ve piyasada satışa sunmalarıdır. Bu iş karaborsaya dönmüş, önlem alınmazsa büyük bir iktisadi bunalım olma ihtimali doğmuştur.

Bu soruna Sadi Carnot ısı makineleri üzerine yaptığı çalışmalarla çözüm bulmuştur. Yaptığı çalışmanın adı Carnot Çevrimi dir. Carnot Çevrimi şunu ifade eder: Bir ısı çevrimine giriş sıcaklığı T1, giriş ısısı Q1; çevrimin çıkış sıcaklığı T2, çıkış ısısı Q2 ise çevrimin net işi Wnet=Q1-Q2’dir. Verim=(T1-T2)/T1’dir. Buradaki net iş ifadesi elde edilebilecek maksimum işi, verim ifadesi ise elde edilebilecek maksimum verimi ifade etmektedir. Carnot bunu ortaya koymuştur, ancak bunun ideal durumda olabileceği ve gerçekte buna ulaşmanın mümkün olmayacağını da ispatlamıştır.

Carnot’un yaptığı bu çalışma daha sonra termodinamiğin ikinci kanunu’nu oluşturacaktır. İkinci kanun, verilen enerji kadar iş yapan bir makine yapmanın yani verimi 1 olan bir makine yapmanın imkansız olduğunu ifade eder.

Tüm bunların yanında yaptığı çalışmalar ancak 1834’te ilgi görmüştür yani ölümünden 2 yıl sonra.

Bunun sebebi o dönemde kabul görmüş olan ‘kalorik’ kuramıdır.

Clapeyron 1834’te Carnot’un buhar makinesi ile ilgili çalışmalarına analitik bir şekil vererek matematiksel gaz kuramına uyguladı; basınç-hacim diyagramı da gelişti ve Carnot’un çalışmalarının değeri o zaman anlaşıldı. Joule, Mayer ve Helmholtz’un ‘kalorik’ kuramının yanlışlarını ortaya koyduğu 1845-1850 dönemlerinde Clapeyron’un bu çalışmaları Kelvin ve Helmholtz’un dikkatini çekti. Kelvin, Carnot’un teoreminin doğruluğunu ‘kalorik’ kuramının yanlışlıklarını düzelterek yapılabileceğini gösterdi. İşte Carnot’un teoreminin Termodinamiğin İkinci Kanunu olması Lord Kelvin ve Rudolf Clausius’un 1850’de yaptığı bu çalışmadır.

Daha genç yaşta kolera’dan ölen Sadi Carnot arkasında sayısı az, önemi çok eserler bırakmıştır:

-1823’te yazılmış buhar gücü-mekanik iş ilişkisini inceleyen 18 sayfalık makale,

– “Ateşin İtiş Gücü ve Bu Gücü Geliştirmeye Uygun Makineler Üzerine Düşünceler(1824)” adlı kitap,

-James Watt’a ait 2 makalenin çevirisi, çeşitli matematik ve fizik derslerine ait notlar.

Ek Bilgi:

-Nicolas Leonard Sadi Carnot’un babası ünlü İranlı şair ‘Sadi’ nin hayranıdır ve bu yüzden en büyük oğluna ‘Sadi’ adını vermiştir.

-Carnot temel bilimler, yabancı diller ve müzik konularında iyi bir eğitim görmüştür. Poisson, Gay-Lussac, Ampere, Arago gibi ünlü öğretmenlerden 1812-1814 yılları arasında analiz, mekanik, tasarı geometri, kimya dersleri almış olup 1814’ün Mart ayında Paris kuşatmasında Vincenses çatışmasına katılmıştır.

Sadi Carnot’un meşhur sözleri:

“Özgür bir ülkede yaygara çok, ıstırap az; baskı altındaki bir ülkede ise yakınma az, keder çoktur.”

“Uyanık tek bir adam, uyuyan binlerce kişiden daha güçlüdür.”