رودولف كلاوزيوس: سيرة ومساهمات هذا الفيزيائي والرياضي الألماني

يعتبر أحد الآباء المؤسسين للديناميكا الحرارية ، رودولف كلاوسيوس هو واحد من شخصيات بارزة ليس فقط في الفيزياء الألمانية في القرن التاسع عشر ، ولكن أيضًا في العلوم الأوروبية قرنه.

كان ماهرًا جدًا في كل من الفيزياء والرياضيات ، وكان مثالًا يحتذى به علماء آخرون مثل الاسكتلندي جيمس ماكسويل ، أحد علماء النظرية الكهرومغناطيسية.

أدناه ستجد ملف سيرة رودولف كلوسيوس حيث سنرى ما كانت مساهماته الرئيسية في مجال الفيزياء.

• مقالات لها صلة: "الفروع العشرة للفيزياء ومجالاتها المعرفية"

سيرة قصيرة لرودولف كلوسيوس

كان رودولف كلاوسيوس عالم فيزياء ورياضيات ألمانيًا معروفًا بكونه أحد مؤسسي الديناميكا الحرارية ، كونه هو الذي صاغ ثاني القوانين التي تشكل هذه المبادئ. هو ، جنبا إلى جنب مع شخصيات بارزة أخرى مثل الفيزيائيين البريطانيين وليام طومسون ، اللورد كيلفن وجيمس جول ، وضعوا هذه القوانين. الفيزياء ، كونه الفيزيائي الفرنسي نيكولا ليونارد سعدي كارنو الذي يُنسب إليه الفضل في رفع أول قوانين الديناميكا الحرارية.

أكثر الدراسات ذات الصلة التي أجراها رودولف كلاوزيوس تناولت تأثير الحرارة على السوائل والمواد المختلفة ، ورفع النظرية الحركية على سلوك الذرات والجزيئات.

الولادة والسنوات الأولى

ولد رودولف يوليوس إيمانويل كلاوسيوس في 2 يناير 1822 في كوسلين ، بروسيا ، كوسزالين الحالية ، بولندا. كان والده بروتستانتيًا وكان يدير مدرسة صغيرة حيث كان الشاب رودولف كلاوسيوس يحضرها خلال سنوات تكوينه المبكرة.

في وقت لاحق ، دخل إلى صالة الألعاب الرياضية (المدرسة الثانوية الألمانية) في مدينة Stettin ، الآن Szczecin في بولندا ، حيث يواصل تعليمه.

تعليم جامعي

في عام 1840 التحق بجامعة برلين. هناك بدأ في حضور دروس التاريخ ، لكنه سرعان ما غير هذا الموضوع إلى العلوم ، وعمل كمدرسين الفيزيائي جورج سيمون أوم وعالم الرياضيات ريتشارد ديديكيند.

أثناء دراسته للرياضيات والفيزياء ، اكتشف كلاوسيوس أنهما فرعان من المعرفة تم إعطاؤهما لهما بشكل خاص ، مما جعلهم بالتأكيد مهنته عندما أنهى دراسته في برلين في 1844.

في وقت لاحق كلوسيوس درس في جامعة هاله وحصل هناك على الدكتوراه في الفيزياء عام 1847 بفضل عمله على التأثيرات البصرية التي تحدث على كوكب الأرض نتيجة وجود الغلاف الجوي. على الرغم من أن هذا العمل قدم بعض الأخطاء من حيث النهج ، إلا أنه خدم Clausius لإظهار ذلك كان لديه مواهب كبيرة في الرياضيات والفيزياء ، مما جعله يتمتع بسمعة طيبة بين المجتمع العلمي ألمانية.

• قد تكون مهتمًا بـ: "العصور الخمس للتاريخ (وخصائصها)"

أول التحقيقات العلمية

بدأت المشاريع التجريبية الأولى لرودولف كلاوزيوس في عام 1849 بدراسة القوانين التي تحكم العلاقات بين الضغط ودرجة الحرارة. تبعا ستخصص لدراسة المواد المختلفة ودرجة الحرارة التي تأخذها للغليان ، ورسم منحنيات الغليان الأولى.

بدأت حياته تكتسب أهمية خاصة في المجال العلمي لبلده منذ عام 1850 ، عندما حصل على شغل منصب أستاذ الفيزياء في المدرسة الملكية للهندسة والمدفعية في برلين ، حيث بقي حتى عام 1855. بالإضافة إلى هذا المنصب ، خدم رودولف كلاوسيوس أيضًا في جامعة برلين بصفته أستاذًا خاصًا ، وأستاذًا يمكنه يدرس في الجامعة ولكن رسومه كانت تدفع مباشرة من قبل طلابه وليس من قبل المعهد.

كان أبرز ما في هذه الفترة في حياة رودولف كلاوسيوس نشر عام 1850 ما سيكون أهم أعماله: "عن قوى الحركة الناجمة عن الحر".

• مقالات لها صلة: "هيرمان فون هيلمهولتز: سيرة هذا الطبيب والفيزيائي الألماني"

تطوير النظرية الحركية

في عام 1855 ، غادر كلوسيوس ألمانيا وحصل على منصب تدريسي في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ. بعد سنتين ركز على الدراسة في مجال النظرية الحركية ، وجرب في هذا الوقت مفهوم "المسار المتوسط ​​الحر للجسيم"، مصطلح يشير إلى المسافة بين مواجهتين ، واحدة تلو الأخرى ، للجزيئات التي يتكون منها الغاز. هذه المساهمة من قبل Clausius ستكون وثيقة الصلة بمجال الفيزياء في عصره.

بقي رودولف كلاوسيوس في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا لعدة سنوات ، حيث كان يدرس دروس الفيزياء. قام بتغيير الأماكن في عام 1867 ، وانتقل إلى فورتسبورغ ، حيث عمل أيضًا كمدرس حتى عام 1869 وحصل على عضوية في الجمعية الملكية بلندن عام 1868، لأن شهرته وأبحاثه كانت معروفة بالفعل على المستوى الأوروبي. ذهب إلى جامعة بون لتدريس دروس الفيزياء ، وهي مؤسسة سيعمل فيها لبقية حياته.

عمل بالضبط في بون عندما اندلعت الحرب الفرنسية البروسية (1870-1871) في سن الخمسين. خلال النزاع ، نظّم ، مع عدد من طلابه ، فيلق إسعاف متطوع. نتيجة لتورطه في الحرب ، تعرض كلاوسيوس لإصابة في ساقه ، مما تسبب له في إزعاج شديد لبقية حياته. ومع ذلك ، فإن الإصابة جلبت له الاعتراف في المجتمع الألماني ، وبفضل عمله البطولي ، تلقى رودولف كلوسيوس الصليب الحديدي.

• قد تكون مهتمًا بـ: "نيلز بور: سيرة ومساهمات هذا الفيزيائي الدنماركي"

السنوات الماضية والموت

خلال سنوات حياته الأخيرة ، كرس رودولف كلاوسيوس نفسه لأطفاله ووضع البحث جانبًا قليلاً. علاوة على ذلك ، مع جرح الحرب الذي أصيب به خلال الحرب ، لم يستطع التحرك بسهولة ، مما جعله يفضل البقاء في بون بدلاً من السفر بقدر ما كان عليه في شبابه. ومع ذلك ، واصل كلاوسيوس التدريس في جامعة بون حتى وفاته.

رودولف كلوزيوس توفي في 24 أغسطس 1888 في بون بألمانيا عن عمر يناهز 66 عامًا. توفيت زوجته الأولى ، أديلهيد ريمباو ، في عام 1875 ، وتركته في رعاية أطفالهما الستة ، وتزوج كلوسيوس مرة أخرى في عام 1886 ، وهذه المرة من صوفي ستاك التي أنجب منها ابنًا.

شكر وتقدير لهذا الفيزيائي والرياضي

في عام 1870 ، مُنح رودولف كلاوسيوس ميدالية Huygens وفي عام 1879 حصل على وسام كوبلي.، اعتراف من الجمعية الملكية في لندن لأولئك الذين قدموا مساهمات مهمة في مجال البيولوجيا أو الفيزياء.

في عام 1878 تم تعيينه عضوا في الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم وفي عام 1882 ، حصل على الدكتوراه الفخرية من جامعة فورتسبورغ. في عام 1883 حصل على جائزة Poncelet ، التي تمنحها الأكاديمية الفرنسية للعلوم لجميع العلماء الذين قدموا مساهمات كبيرة في العلوم بشكل عام. استمر رودولف كلاوسيوس في تلقي التكريم بعد فترة طويلة من وفاته. في عام 1935 سميت فوهة بركان على سطح القمر باسم لقبه: كلاوسيوس كريتر.

المساهمات العلمية لرودولف كلاوزيوس

هناك العديد من المساهمات التي قدمها Rudolf Clausius في الفيزياء. بعد ذلك سنرى ما هي أبرز جوانب اكتشافاته ونظرياته.

النظرية الحركية للغازات

في عام 1857 نشر أول نظرية كاملة عن النظرية الحركية للمادة.. لهذا استخدم الميكانيكا الإحصائية ، ووضع نموذجًا مثاليًا لهيكل الغازات. بتطبيق قوانين الميكانيكا ، استنتج Clausius السلوك الخارجي أو العياني لـ هذه الغازات مبنية على فرضيات حول السلوك الإحصائي لجزيئات هذه سوائل.

استنتج ذلك ، لأن الاصطدامات الجزيئية تحدث بين الجزيئات المتحركة والمرونة ، في كل لحظة سيكون هناك جزيئات داخل الغاز تتحرك في جميع الاتجاهات وبجميع السرعات الممكنة. تعطي الطاقة الإجمالية لترجمة هذه الجزيئات مقياسًا لمحتوى السعرات الحرارية للغاز ، وتعتمد طاقتها الحركية بشكل مباشر على درجة حرارة الغاز.

يعتبر عمل كلاوزيوس على الجزيئات الفردية للغازات أمرًا حاسمًا لمفهوم النظرية الحركية للغازات. طور جيمس ماكسويل النظرية الحركية في الأصل عام 1859 ، لكنها استندت بشكل سيء إلى أعمال رودولف كلاوسيوس.. من الغريب أن هذه النظرية نفسها تعرضت لانتقادات من قبل كلوسيوس ، وهو الشيء الذي خدم ماكسويل لتحديث نظريته الحركية في عام 1867.

من مساهمات كلاوزيوس الأخرى في هذا المجال تطوير معيار للتمييز بين الذرات والجزيئات. ووفقًا له ، فإن جزيئات الغاز عبارة عن أجسام معقدة ، وتتحرك الأجزاء المكونة لها. اليوم ، فكرة الجزيء هي جسيم مكون من ذرات أخرى ، وهو شيء شائع جدًا فيه الغازات مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الهيدروجين وأيضًا المواد الأخرى مثل الماء أو الأوزون.

القانون الثاني للديناميكا الحرارية

يعتبر رودولف كلاوزيوس ، إلى جانب العلماء العظماء الآخرين في عصره ، أحد الآباء المؤسسين للديناميكا الحرارية. يُنسب إليه اقتراح القانون الثاني لهذه المبادئ الذي ينص على أن الحرارة لا يمكن أن تنتقل من تلقاء نفسها من جسم أكثر برودة إلى جسم أكثر دفئًا.

هذا المبدأ ، الذي يُطلق عليه أيضًا مبدأ الانتروبيا ، وهو مفهوم قدمه وعرفه بنفسه في عام 1865 ، يؤكد أنه ، في الممارسة العملية ، تقنية عملية الخطوة لا يمكن إجراء حرارة جسم عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة أخرى منخفضة بطريقة عكسية دون تعديلات دائمة في بيئة.

أحد الاستنتاجات من هذا المبدأ هو أن الطاقة المنبعثة عندما تنخفض درجة الحرارة من قيمة Ta إلى Tb أخرى هي أنها لا تتحول بالكامل إلى طاقة ميكانيكية، وكفاءة الطاقة لهذا التحول على الأكثر 1 تيرابايت / تا. أدى هذا إلى حل إحدى المشكلات الرئيسية لـ فيزياء عصره ، حيث وضع العلماء نظريات حول ما إذا كان من الممكن تحويل الطاقة الحرارية بالكامل إلى عمل أم لا ميكانيكي.