Termodinamik nedir ve güç kavramlarının bir araya getirilmesi ile oluşturulan latince kökenli termodinamik kelimesi bazı kaynaklarda ısı gücü şeklinde de kullanılmaktadır. Bu bilim ısının meydana getirmiş olduğu enerjiyi farklı formlara çevirmek ile ilgilenir ve bu Çevrim işini matematiksel olarak inceler. Maddelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerini maddeler arasındaki reaksiyonları da inceleyen termodinamik bilimi hem genel tabiri ile ısı uygulanan nesnelerin davranışlarını hal değişimlerini de inceler. Basitçe bir noktadan 500 metre uzaklığa 90 santigrat derecedeki suyu soğutmadan gönderme tekniklerini öğrenmek için termodinamik prensiplerini bilmek gerekiyor. Klimaların uçakların araba motorlarından roketlerin Uzay araçlarının buhar türbinlerinin iklimlendirme sistemlerinin Dizayn edilmesi termodinamik yasaların bilinmesi ve uygulanmasıyla mümkün olmaktadır. En küçük canlıdan insana kadar bütün canlıların vücutları da bir termodinamik sistem olarak ele alınabilir. Bir uçağın tasarımında kullanılan motorların Dizayn edilmesi bu motorlar içerisindeki türbinlerin tasarımı kompresörlerin tasarımı yine termodinamik yasalar çerçevesinde yapılmaktadır.
Termodinamik Bilimi ve Tarihi
Termodinamik biliminin ilk ortaya atıldığı tarih 1700’lü yıllara denk gelmektedir. Bu dönemlerde İngiltere’de buhar makineleri bu prensipler çerçevesinde yapılmış ve termodinamik biliminin temelleri atılmıştır. Enerjinin insan hayatını kolaylaştırması amacı ile nasıl kullanılacağı üzerinde kafa yormak, enerji sistemlerini tasarlamak Termodinamik bilmeyi gerektirir. Enerji Sistemleri mühendisleri Termodinamik I ve II derslerini diğer mekanik derslerle beraber alarak ve son sınıfta enerji laboratuvar çalışmaları yaparak pekiştirirler. Sıfırdan yeni bir enerji sistemi tasarlamak artık neredeyse imkansızdır çünkü bu bilimin gizemleri kalmamıştır. Ancak var olan sistemlerin geliştirilmesi daha verimli olarak kullanılmasının yolu daima açık kalacaktır. Suyun farklı sıcaklıklarda hal değişimler, fiziksel davranışları detaylı olarak Termodinamik bilimi ışığında incelenir. Akışkanların davranışları da farklı sıcaklık ve basınç değerlerine maruz bırakılarak yeni durumları incelenebilmektedir. Fosil yakıtlı motorların tasarımı, daha verimli hale getirilmesi, yeni ısıtma- soğutma sistemlerinin tasarımı, nükleer enerji uygulamaları, hidrojen ve güneş enerjileri biyo enerji çalışmaları hep bu alana girer. Her bir makine bir sistem olarak kabul edilir ve sistem sınırları belirlenir. Sınırlar sabit veya hareketli de olabilir. Termodinamik prensipler ışığında sistemlerin enerji girdi – çıktıları tespit edilir ve verimlilikleri, istenen derece elde edilinceye kadar modifiye edilerek en iyi hale getirilir. Elektronik kartların yüksek ısıda yanmaması için ısı transferi ilkelerine dayanarak, ana kart ısısının düşürülmesi için soğutma elemanının dizaynı yine Termodinamik kanunlar çerçevesinde ele alınır. Şekil 1 Bu elemanın şekline bakın. Isıyı hızlıca dağıtmak için kıvrımlı yapılarak, yüzey alanı genişletilmiş. Yaşam alanlarında sıcaklığın istenen derecede ( konfor sıcaklığı ) tutulması için, yazın soğutma sistemlerine , kışın da ısıtma sistemlerine ihtiyaç duyulur. Doğalgaz ile çalışan kombilerin tasarımı, klima buzdolabı, derin dondurucu tasarımı hep Termodinamik yasalar gözetilerek yapılmaktadır.