Рудольф Клаузіус Біографія та внески до науки



Рудольф Клаузіус (1822-1888) був німецьким фізиком і математиком, який сформулював другий закон термодинаміки і вважається багатьма одним із засновників термодинаміки. Поряд з ним, такі особи, як Вільям Томсон і Джеймс Джул, розробили важливим чином цю галузь науки, фундамент якої присуджений йому французькому Саді Карно.

Робота Клаузіуса справила сильний вплив на розвиток теорій, запропонованих іншими важливими фізиками. Прикладом може служити теорія Джеймса Максвелла, який відкрито визнав вплив Клаузіуса на його власну роботу.

Найважливіші внески Рудольфа Клаузіуса були пов'язані з результатами його досліджень впливу тепла на різні рідини та матеріали.

Індекс

  • 1 Біографія
    • 1.1 Принципи термодинаміки
    • 1.2 Викладання і кінетична теорія
    • 1.3 Військова участь
    • 1.4 Подяка
    • 1.5 Смерть
  • 2 Внески
    • 2.1 Основа термодинаміки
    • 2.2 Внесок до кінетичної теорії газів
    • 2.3 Другий закон термодинаміки
    • 2.4 Математичний метод Клаузіуса
    • 2.5 Механічна теорія тепла
  • 3 Посилання

Біографія

Рудольф Клаузіус народився 2 січня 1822 року в Кесліні, в Померанії, Німеччина. Батько Рудольфа сповідував протестантську віру і мав школу; Ось тут і вчений отримав перше навчання.

Згодом він вступив до міської гімназії Штеттін (написана німецькою мовою як Щецин) і там тривала частина його навчання.

У 1840 році він вступив до Берлінського університету, де закінчив чотири роки пізніше, в 1844 році. Там він вивчав фізику і математику, дві дисципліни, для яких Клаузіус виявився досить досвідченим з дуже раннього віку..

Після цього академічного досвіду, Клаузіус вступив до Університету Галле, де отримав докторську ступінь у 1847 році завдяки роботі над оптичними ефектами, які генеруються на планеті Земля внаслідок існування атмосфери..

З цієї роботи, яка мала певні недоліки в підході, було очевидно, що у Рудольфа Клаузіуса були чіткі навички з математики, і що його навички відмінно відповідали галузі теоретичної фізики..

Принципи термодинаміки

Після отримання докторського ступеня в 1850 році Клаузіус отримав посаду професора фізики в Королівській школі інженерії та артилерії в Берліні; там він був до 1855 року.

Крім цієї посади, Клаузіус також практикував у Берлінському університеті як privatdozent, a викладач, який міг би проводити заняття для студентів, але чиї винагороди не були надані університетом, але самі студенти платили за ці заняття.

1850 рік також був роком, в якому Рудольф Клаузіус опублікував вашу найважливішу роботу: Про сили руху викликані тепла.

Викладання і кінетична теорія

У 1855 році Клаузіус передумав і отримав викладацьку посаду в Швейцарському федеральному технологічному інституті, що базується в Цюріху.

У 1857 році він зосередився на вивченні області кінетичної теорії; Саме в цей час він почав експериментувати з концепцією "вільної півдороги через частинку" \ t.

Цей термін відноситься до відстані між двома зустрічами, одна за одною, молекул, що входять до складу газу. Цей внесок також був дуже актуальним для галузі фізики

Через три роки Клаузіус одружився на Адельхейд Рімфам, з яким він мав шестеро дітей, але помер у 1875 році, народивши двох останніх дітей.

Клаузіус кілька років перебував у Швейцарському федеральному технологічному інституті, до 1867 року, і там він присвятив себе урокам фізики. У тому ж році він переїхав до Вюрцбурга, де також працював вчителем.

У 1868 році він отримав членство в Лондонському королівському товаристві. Він викладав у Вюрцбурзі до 1869 року, коли він продовжував викладати фізику в університеті Бонна, Німеччина. У цьому університеті він викладав до кінця свого життя.

Військова участь

У контексті франко-прусської війни Клаузіусу було близько 50 років. У той час він організував декілька своїх учнів у добровільному корпусі швидкої допомоги, який служив у цьому конфлікті, що відбувався між 1870 і 1871 рр..

У результаті цієї героїчної дії Клаузіус отримав Залізний хрест, завдяки службі, яку він надав німецькому флоту.

У результаті цієї участі Клаузіус мав війну на одній нозі, що згодом викликало дискомфорт, який був присутній до кінця його життя..

Подяка

У 1870 році Рудольф Клаузіус отримав медаль Гюйгенса, а в 1879 році він отримав медаль Коплі, нагороду, надану Королівським товариством Лондона, для тих, хто зробив відповідний внесок у галузі біології або фізики..

У 1878 році він був призначений членом Королівської шведської академії наук, а в 1882 році отримав почесний доктор з університету Вюцбурга..

У 1883 році він отримав нагороду Poncelet, нагороду, надану Французькою Академією наук усім тим вченим, які зробили видатний внесок у галузі наук в цілому.

Нарешті, одним з найважливіших визнань цього німецького вченого є те, що на нього називають кратер Місяця: кратер Клаузіус.

Смерть

Рудольф Класій помер 24 серпня 1888 року в Бонні, в рідній Німеччині. Два роки тому, у 1886 році, він одружився на Софі Стек.

В останні роки свого життя він трохи залишив дослідження, щоб присвятити себе своїм дітям; Крім того, він зазнав травми ноги під час участі у війні, ситуація, яка не дозволила йому рухатися так само легко, як і в інші часи.

Його сфера досліджень у той час, електродинамічна теорія, зайняла заднє місце завдяки цьому контексту. Незважаючи на це, Клаузіус продовжував викладати в університеті до самої смерті.

Перевага, яку вона мала, полягала в тому, що вона могла користуватися в житті схваленням, наданим найважливішими вченими того часу; Вільям Томсон, Джеймс Максвелл і Йосія Гіббс, серед багатьох інших.

Ці прославлені вчені і спільнота наук взагалі визнали його в той час людиною, яка заснувала термодинаміку. Навіть сьогодні це відкриття визнається найважливішим і трансцендентальним.

Внески

Основа термодинаміки

Розглянувши одного з батьків термодинаміки, Клаузіус надав важливі підстави для розробки фундаментальних положень того ж самого..

Деякі важливі фізики запевнили, що саме робота Клаузіуса гарантувала основи термодинаміки з чіткими визначеннями і певними межами..

Увага Клаузіуса зосереджувалася на природі молекулярних явищ. З вивчення цих явищ випливали положення, які він сам сформулював за законами термодинаміки.

Внесок у кінетичну теорію газів

Роботи Клаузіуса щодо окремих молекул газів були вирішальними для розвитку кінетичної теорії газів.

Ця теорія була розроблена Джеймсом Максвелом в 1859 році на основі роботи Клаузіуса. Вона була критикована в принципі Клаузіусом і на основі цих критичних зауважень Максвелл зробив оновлення своєї теорії в 1867 році.

Головний внесок Клаузіуса в цю сферу полягав у розробці критерію для розрізнення атомів і молекул, які показують, що молекули газу є складними органами зі складовими частинами, які рухаються..

Другий закон термодинаміки

Клаузіус ввів термін "Ентропія" в термодинаміку і використав цю концепцію для вивчення процесів, оборотних і незворотних, в цій області знань..

Клаузіус дозволив зв'язати поняття ентропії з концепцією дисипації енергії як «сіамські» концепції через її тісний зв'язок.

Це позначило істотну відмінність від подібних концепцій, які намагалися описати ті ж самі явища.

Поняття ентропії, як запропонував Клаузіус, було трохи більше, ніж гіпотеза свого часу. Зрештою було показано, що Клаузіус мав рацію.

Математичний метод Клаузіуса

Одним з внесків Клаузіуса в науку був розвиток математичного методу, який відігравав унікальну роль в термодинаміці. Цей метод був корисний при його застосуванні до механічної теорії тепла.

Цей внесок Клаузіуса часто не береться до уваги, головним чином через незрозумілу форму, в якій її автор представив.

Однак багато авторів вважають, що ці плутанини були поширеними у фізиків і не є підставою для їх відхилення..

Механічна теорія тепла

Клаузіус розробив так звану механічну теорію тепла. Це був один з його найважливіших внесків у термодинаміку.

В основі цієї теорії розглядається тепло, як форма руху.

Це дозволило зрозуміти, що кількість тепла, яке необхідно для нагрівання і розширення об'єму газу, залежить від способу, в якому зазначена температура і зазначений об'єм змінюються під час процесу.

Список літератури

  1. Daub Е. Ентропія і дисипація. Історичні дослідження в галузі фізичних наук. 1970; 2 (1970): 321-354.
  2. Ketabgian T. (2017). Енергія віри: невидимий дух Всесвіту термодинаміки. У дивній науці (с. 254-278).
  3. Клейна М. Гіббса про Клаузіуса. Історичні дослідження в галузі фізичних наук. 1969; 1 (1969): 127-149.
  4. Наук А. А. Рудольф Юлій Емануель Клаузіус. Праці Американської академії мистецтв і наук. 1889; 24: 458-465.
  5. Вольф Е. Клаузіус і кінетична теорія газів Максвелла. Історичні дослідження в галузі фізичних наук. 1970; 2: 299-319.
  6. Математичний метод Яги Е. Клаузіуса та механічна теорія тепла. Історичні дослідження в галузі фізичних наук. 1984; 15 (1): 177-195.