ENTROPİ

ENTROPİ; Alm. Entropie (f), Fr. Entropie (f),
İng. Entropy. Isı enerjisinin tamâmının mekanik işe
dönüştürülmesinin imkânsız olduğunu ifâde eden
termodinamik büyüklük. İzole bir sistem içindeki
düzensizlik derecesi.Entropi, termodinamik bir sistemin başka sistemlere
iş şeklinde aktarabileceği enerji miktarını
gösteren özelliği veya hal fonksiyonu olarak
da tanımlanır. Entropinin değeri sistemin var olan
şartları veya hâli tarafından belirlenir. Sâbit enerjili
bir sistemin entropisi sıfırdan bir maksimum değere
kadar değişir. Entropi değeri sıfırsa, aktarılabilecek
iş miktarı sistemin enerjisine eşittir. Entropi
maksimumda ise aktarılabilecek iş miktarı sıfır
olur. Bir sistemden diğer bir sisteme sâbit sıcaklıkta
q miktarda bir ısı aktarıldığında, sistemin
entropisindeki artış, DS=q/T’dir. (T=mutlak sıcaklık).
Geri dönüşümlü olmayan proseslerde
DS>q/T olur.
İzole sistemlerin entropisi artmak mecbûriyetindedir.
İçinde bulunduğumuz odanın bir köşesine
bir sprey püskürtülürse püskürtülen zerreler
toplu bir halde o köşede kalamazlar. Molekül
hareketleri sebebiyle bütün odanın içinde, oradan
atmosfere dağılmak mecbûriyetindedirler. Görülüyor
ki, entropinin artması bir “geriye döndürülemez
olay “dır.
Birisi daha sıcak iki cisim yanyana dursa, belli
bir zaman geçtikten sonra sıcak olandan, daha az
sıcak olana doğru bir ısı geçişi olur. Ve her iki
cismin sıcaklığı eşit hâle gelinceye kadar bu ısı akışı
devâm eder. Odamızda yanmakta olan bir soba
ısı neşreder ve odayı ısıtır. Bu durumda ısının tek
yönlü geçişi “geri döndürülemez” bir hâdisedir.
Hiçbir zaman soğuk bir cisimden ılının daha sıcak
bir cisme geçmesi bu sûretle birinin daha fazla
soğuyup ötekinin de daha fazla ısınması beklenemez.
Sobadan odaya yayılan harâretin tekrar sobanın
içine dönmesi gibi hâdiseler tabiatta imkânsızdır.Bir kabın içine o kabı ikiye bölen bir bölme
yerleştirip, sonra bölmenin iki tarafına birbirinden
farklı iki sıvı doldursak, bölmeyi çektiğimiz za- ‘
man, çok kısa bir müddet içmde iki farklı sıvının
birbirine karıştığını görürüz. Kabı karıştırmayıp,
çalkalamasak bile, bir süre sonra iki sıvı tamâmen
ve homojen bir şekilde birbirine karışır. Aynı
şey gazlar için de söz konusudur. Bu karışma
olayları da “geriye döndürülemez” hâdiselerdir.
Birbirine karışmış iki sıvının kendiliğinden tekrar
ayrılması, karışan gazların herbirinin bir köşeye’
toplanarak birbirinden ayrı durması mümkün değildir.
Birbirine musluklu bir boru ile birleştirilmiş iki
balon alalım. Bunlardan birinin içi bir gazla, meselâ,
hava ile doldurulmuş, diğerinin de havası
boşaltılmış olsun. Aradaki musluğu açtığımız tak-4
dirde, gaz (meselâ hava), her iki balon da aynı
miktarda bulunacak şekilde dolu balondan boş ba^
lona doğru geçecektir. Bu da “geri döndürülemez
yen” bir hâdisedir. Gazın gerisin geriye balonlardan
biri içine geçip, diğer balonun içinin boş kalması
düşünülemez.
Başka bir tecrübe daha: Bir pervâneyi rahatça •
dönebileceği bir tel eksene takar ve döndürürsek,
bir süre sonra bu dönme muhakkak duracaktır. Zîrâ
pervânenin kinetik enerjisi sürtünmeler sebebiyle
yavaş yavaş ısı enerjisi hâline geçecek ve bu
sûretle bir müddet sonra hareketin durmasına, yâni
mekanik enerjinin tükenmesine sebeb olacaktır.
Burada bir enerji azalmasının olmadığını sâdece
enerjinin şeklinin değiştiğini, kinetik enerjinin ısı
enerjisine dönüştüğünü belirtmek gerekir. Bu mekanik
olay da “geri döndürülemeyen” bir hâdisedir.
Hiçbir zaman kaybolan ısı enerjisinin tekrar
mekanik enerji hâline gelmesi ve pervânenin dönmeye
başlaması beklenemçz.
Vapur iskelesine bir vapurun yanaştığı ve yol-‘-
cularım boşaltmaya başladığı düşünülürse, çıkış
turnikesine kadar bir koridorda ve sıkışık bir şekilde
yürüyen yolcular, çıkışta dağılmaya başlayacaklar
ve her biri ayrı istikâmete, kimisi güney
tarafına kimisi kuzey tarafa, kimisi doğuya doğru
gidecektir. Zaman geçtikçe bunların aralarında
mesâfe artacak, birbirleriyle ilgilerini tamâmen
kaybedeceklerdir. Bu da “geriye döndürülemeyen”
bir hâdisedir. Geriye döndürülemeyen olay- •
ların cereyan ettiği bütün bu sistemlerde esas ola-‘
rak enerji miktârının sâbit kaldığını, fakat termo-f
dinamik özelliklerinin ve mekanik bakımdan sa*
yıların değiştiğini söyleyebiliriz. Pervânenin ki^
netik enerjisi ile meydana gelen ısı enerjisinin
toplamı sâbittir. Giderek daha çok kinetik enerji ısı
enerjisi hâline dönüşmektedir. ‘
Aynı şekilde iki balonu dolduran gaz mole*
küllerinin sayısı da sâbit kalmakta, ancak bir balona düşen gaz molekülü sayısında bir azalma
meydana gelmekte, mevcut moleküllerin bir kısmı
karşıdaki boş balona geçerek onu doldurmaktadır.
Vapur iskelesinden çıkıp İstanbul’un her tarafına
dağılan insanların da sayısı değişmemiştir.
Ama birbirinden uzaklaşmışlar, birbirleriyle irtibatlarını
kaybetmişlerdir. Bu dağılma sırasında
gittikçe artan bir “düzensizleşme” de bahis konusudur.
Kendiliğinden olan bütün prosesler irreversibl
(geri dönüşümlü olmayan)dir. Buna dayanarak
kâinâtın entropisinin dâimâ artmakta olduğu söylenebilir.
Bir başka ifâdeyle, her an bir miktar
enerji daha mekanik enerjiye dönüştürülemez hâle
gelmekte ve böylece kâinât giderek tükenmektedir.
Canlı organizmalar dış dünyâdan serbest enerji
almak sûretiyle geçici olarak entropilerinin artmasını
durdurabilmekte veye hiç değilse yavaşlatabilmektedir.
Ancak mukadder olan âkıbet değişmemekte,
ölüm anında entropi artmaya başlamakta,
organizma çürüyüp dağılarak, âdetâ zerrelerine
ayrılmaktadır.
Bir sistemin entropisi arttıkça kullanılabilir
enerji verme kâbiliyeti de azalır. Bir arada toplu bulunan
insanlar berâberce çok işi yaparlar ama, dağıldıkları,
birbirinden uzaklaştıkları nisbette, (toplam
güçleri yine aynı olmakla berâber) hiçbir iş yapamaz
hâle gelirler.
Saatte 45 santigrat derece sıcaklıkta 3000 litre
su temin eden sıcak (veya ılık) su kaynağı hararet
miktarı bakımından “bol bir su kaynağı” sayılır.
Dış ortamdaki sıcaklığın 15 °C olduğu düşünülürse,
bu kaynaktan saatte 90.000 kilokalori ısı
alınabilir. Ancak bu kadar muazzam kalori ile bir
yumurtayı pişirmek mümkün değildir. Yumurtayı
pişirebilmek için “kaynar su”ya ihtiyaç vardır.
Bundan dolayıdır ki 45 °C’de elde edilen büyük kalorinin
100 °C’de elde edilen bir cezve sudaki pek
az miktarda kalorinin yerini tutması imkânsızdır.
Görülüyor ki, entropinin artması ile sistemin
düzensizliği artmakta ve kullanılabilir enerji verme
kâbiliyeti, yâni işe yararlığı azalmaktadır.
Bütün kendini düzenleyen sistemlerin, canlılarda
olduğu gibi, entropilerinin artmasına karşı direnmeye
gayret ettiklerini görürüz. Bu, sistemin
“düzenini bozucu” tesirinden haberli olması ve
buna karşılık gerekli “düzeltici ayarlamaları” yapması
ile mümkün olabilmektedir. Bu hâdiseyi,
atom içinde de görmek kâbildir. Çekirdek etrafında
dönen elektronu merkeze doğru çeken kuvvetle
dönüşün verdiği santrifüj kuvvet arasındaki
denge, onu yörüngede tutmakta, fırlayıp gitmesine
mâni olmaktadır. Kâinâtı teşkil eden elementlerin
entropisi de artmaktadır. Evvelâ dev bir atom
şeklinde olduğu tasavvur edilen kâinât, gittikçe genişlemekte, birbiri etrâfında dönen cisimlerin merkezden
olan uzaklıkları mütemadiyen artmakta
olduğu görülmektedir. Odamızın bir köşesine püskürtülen
kokunun her tarafa yayılması gibi kâinâtta
da “geri döndürülemeyen” bir olay mevcuttur.
Kâinâtta her sistemin ve canlının entropisi
devamlı artmaktaydı. Bu artış ilelebet devâm etmeyecek,
maksimuma erişince işe yarar enerji
kalmayacaktır. İşe yarar enerjinin kalmaması demek,
maddeler arasında ısı bakımından dengenin
sağlanması demektir.