Nano ölçekte elektronik yapıların yanı sıra mekanik yapıların da üretilebilir hale gelmesiyle birlikte bu ölçekte gazların termodinamik özelliklerinin ne şekilde değiştiği, nasıl modellenebileceği, bu değişimlerden nasıl yararlanılabileceği, olası yeni davranışlara dayalı yeni cihazların/teknolojilerin nasıl geliştirilebileceği gibi sorular da gündeme gelmeye başlamıştır. Nano ölçekte gazların termodinamik özellikleri makro ölçektekinden farklılık gösterir. Bu farklılığın nedenlerden biri olan Kuantum Ölçek Etkileri (KÖE); sistemin karakteristik boyutu (L=V/A, V: hacim, A: yüzey alanı) yanında, parçacıkların ısıl de Broglie dalga boyunun  ihmal edilemediği durumlarda önem kazanır. Böyle bir durumda, parçacıkların enerji değerlerine ilişkin süreklilik yaklaşımı da geçerliliğini yitirir ve kesiklilik, sistemin davranışlarında özellikle nano ölçekte belirgin hale gelen KÖE’nin ortaya çıkmasına yol açar. KÖE, termodinamik hal fonksiyonlarını sistemin geometri (şekil) ve ölçeğine bağımlı hale getirerek makro ölçekte karşılaşılmayan yeni ve ilginç davranışlara yol açar. Bunlar arasında anizotropik gaz basıncı, ölçek ve geometri farkından kaynaklanan gaz difüzyonu, termoelektrik etkilere benzer termoölçek etkilerinin ortaya çıkması ve kütleye bağımlı büyüklüklerin (extensive quantities) toplanabilirlik (additivity) özelliğinin ortadan kalkması sayılabilir. Bu çalışmada, Weyl varsayımından hareketle keyfi bir ortamda tutuklanmış Maxwell gazların bütünsel termodinamik özellikleri KÖE göz önüne alınarak türetilmiştir. Buradan hareketle makro ölçekte gözlenmeyen bir davranış olarak ideal bir gazda dahi yanal kuvvetler oluşabileceği tespit edilmiştir. Maxwellian bir gazın yerel yoğunluk dağılımı incelendiğinde, ortam sınırları civarında gözlenen bir sınır tabaka nedeniyle yoğunluğun termodinamik denge durumunda dahi homojen olmadığı ve bu sınır tabaka yardımıyla yanal kuvvetlerin de açıklanabileceği anlaşılmıştır.

 

Anahtar Kelimeler: Kuantum ölçek etkileri, Maxwellian gaz, Weyl varsayımı, kuantum sınır tabakası, yanal kuvvetler.