Рудолф Клаузиус: биография и приноси на този немски физик и математик

Считан за един от основателите на термодинамиката, Рудолф Клаузиус е един от водещи фигури не само в немската физика от 19 век, но и в европейската наука за неговия век.

Много опитен както във физиката, така и в математиката, той беше пример за следване от други учени като шотландеца Джеймс Максуел, един от учените по електромагнитната теория.

По-долу ще намерите a биография на Рудолф Клаузиус в който ще видим какви са били основните му приноси в областта на физиката.

• Свързана статия: "10-те клона на физиката и техните области на познание"

Кратка биография на Рудолф Клаузиус

Рудолф Клаузиус е немски физик и математик, известен с това, че е един от основателите на термодинамиката, който формулира втория от законите, съставляващи тези принципи.. Той, заедно с други известни фигури като британските физици Уилям Томсън, лорд Келвин и Джеймс Джоул, разработват тези закони. физика, като френският физик Никола Леонард Сади Карно, на когото се приписва, че е издигнал първия от законите на термодинамика.

Най-подходящите изследвания на Рудолф Клаузиус се занимават с ефекта на топлината върху различни течности и материали, издигайки кинетичната теория за поведението на атомите и молекулите.

Раждане и ранни години

Рудолф Юлий Емануел Клаузиус е роден на 2 януари 1822 г. в Кьослин, Прусия, днешния Кошалин, Полша. Баща му е протестант и ръководи малко училище, където младият Рудолф Клаузиус ще посещава през ранните си години на формиране.

По-късно той постъпва в гимназията (немската гимназия) в град Щетин, сега Шчечин в Полша, където ще продължи образованието си.

Университетско образование

През 1840 г. постъпва в Берлинския университет. Там той започва да посещава уроци по история, но скоро сменя този предмет с наука и има за учители физика Георг Симон Ом и математика Ричард Дедекинд.

Изучавайки математика и физика, Клаузиус открива, че те са клонове на знанието, които са им дадени особено добре, правейки ги определено негова професия, когато завърши следването си в Берлин в 1844.

По-късно Клаузиус учи в университета в Хале, където получава докторска степен по физика през 1847 г благодарение на работата му върху оптичните ефекти, които възникват на планетата Земя като следствие от съществуването на атмосферата. Въпреки че тази работа представя някои грешки по отношение на подхода, тя послужи на Клаузиус да покаже това Той имаше големи дарби за математика и физика, правейки си репутация сред научната общност Немски.

• Може да се интересувате от: "5-те епохи на историята (и техните характеристики)"

Първи научни изследвания

Първите експериментални начинания на Рудолф Клаузиус започват през 1849 г. с изучаването на законите, управляващи взаимоотношенията между налягането и температурата. Впоследствие ще бъдат посветени на изучаването на различни вещества и при каква температура те се заваряват, начертавайки първите криви на кипене.

Животът му ще започне да придобива особено значение в научната област на неговата страна от 1850 г., когато получава място като професор по физика в Кралското училище по инженерство и артилерия в Берлин, където ще остане до 1855 г. В допълнение към тази позиция, Рудолф Клаузиус също е служил в Берлинския университет като частен доцент, професор, който може преподава в университета, но таксите му са били платени директно от неговите студенти, а не от самите институция.

Връхната точка на този период в живота на Рудолф Клаузиус беше публикуването през 1850 г. на това, което би било най-важното му произведение: „За силите на движение, причинени от топлината".

• Свързана статия: "Херман фон Хелмхолц: биография на този немски лекар и физик"

Развиване на кинетичната теория

През 1855 г. Клаузиус напуска Германия и получава преподавателска позиция в Швейцарския федерален технологичен институт в Цюрих. Две години по-късно фокусиран върху изучаването в областта на кинетичната теория, експериментиран по това време с концепцията за "свободния среден път на частица", термин, който се отнася до разстоянието между две срещи, една след друга, на молекулите, които съставляват газ. Този принос на Клаузиус би бил много подходящ за областта на физиката на неговото време.

Рудолф Клаузиус ще остане в Швейцарския федерален технологичен институт за няколко години, където ще преподава уроци по физика. Той ще смени мястото си през 1867 г., премествайки се във Вюрцбург, където също ще работи като учител до 1869 г. и получава членство в Лондонското кралско общество през 1868 г, защото славата му и неговите изследвания вече бяха известни на европейско ниво. Той ще отиде в университета в Бон, за да преподава уроци по физика, институция, в която ще работи до края на живота си.

Точно работейки в Бон, когато на 50-годишна възраст избухва Френско-пруската война (1870-1871). По време на конфликта той организира, заедно с няколко свои ученици, доброволен отряд за бърза помощ. В резултат на участието си във войната Клаузиус получава нараняване на крака, което му причинява голям дискомфорт до края на живота му. Въпреки това, нараняването му донесе признание в германското общество и благодарение на героичните си действия Рудолф Клаузиус получи Железния кръст.

• Може да се интересувате от: "Нилс Бор: биография и приноси на този датски физик"

Последните години и смъртта

През последните си години от живота си Рудолф Клаузиус се посвети на децата си и остави изследванията малко настрана. Освен това, с ранената от войната, получена по време на войната, той не можеше да се движи лесно, което го кара да предпочете да остане в Бон, вместо да пътува толкова, колкото е имал в младостта си. Въпреки това Клаузиус продължава да преподава в университета в Бон до смъртта си.

Рудолф Клаузиус умира на 24 август 1888 г. в Бон, Германия, на 66-годишна възраст. Първата му съпруга Аделхайд Римпау умира през 1875 г., оставяйки го на грижите за шестте им деца, а Клаузиус се жени повторно през 1886 г., този път за Софи Стак, от която има син.

Благодарности на този физик и математик

През 1870 г. Рудолф Клаузиус е награден с медала на Хюйгенс, а през 1879 г. получава медала на Копли, признание, дадено от Лондонското кралско общество на онези, които са направили важен принос в областта на биологията или физиката.

През 1878г е назначен за член на Шведската кралска академия на науките и през 1882 г. той е удостоен с почетна докторска степен от университета във Вюрцбург. През 1883 г. получава наградата Понселе, присъждана от Френската академия на науките на всички учени, които имат значителен принос към науката като цяло. Рудолф Клаузиус продължава да получава награди дълго след смъртта си. През 1935 г. кратер на Луната е кръстен на неговото фамилно име: кратер Клаузиус.

Научен принос на Рудолф Клаузиус

Има няколко приноса на Рудолф Клаузиус към физиката. След това ще видим кои са най-забележителните аспекти на неговите открития и теории.

Кинетична теория на газовете

През 1857 г. той публикува първата пълна теория за кинетичната теория на материята.. За това той използва статистическа механика, установявайки идеален модел за структурата на газовете. Прилагайки законите на механиката, Клаузиус извежда външното или макроскопичното поведение на тези газове се основават на хипотези за статистическото поведение на молекулите на тях течности.

Той заключи, че тъй като се случват молекулярни сблъсъци между молекули в движение и с еластичност, във всеки момент в газа ще има молекули, движещи се във всички посоки и с всички възможни скорости. Общата енергия на транслация на тези молекули дава мярката за калоричното съдържание на газа, а тяхната кинетична енергия зависи пряко от температурата на газа.

Работата на Клаузиус върху отделните молекули на газовете се счита за решаваща за концепцията на кинетичната теория на газовете. Кинетичната теория първоначално е разработена от Джеймс Максуел през 1859 г., но се основава на работата на Рудолф Клаузиус.. Любопитно е, че същата тази теория беше критикувана от Клаузиус, нещо, което послужи на Максуел да актуализира своята кинетична теория през 1867 г.

Друг принос на Клаузиус в тази област е да разработи критерий за разграничаване между атоми и молекули. Според него молекулите на газа са сложни тела, със съставни части, които се движат. Днес идеята за молекула е частица, съставена от други атоми, нещо много често срещано в газове като кислород, азот или водород, както и други вещества като вода или озон.

Вторият закон на термодинамиката

Заедно с други велики учени от своето време, Рудолф Клаузиус се смята за един от основателите на термодинамиката. На него се приписва предложението за втория закон на тези принципи, който казва, че топлината никога не може да премине сама от по-студено тяло към по-топло.

Този принцип, наричан още принцип на ентропията, концепция, която самият той въведе и дефинира през 1865 г., потвърждава, че на практика техниката на стъпаловиден процес Топлината на тяло с по-висока температура от друго, което е с по-ниска температура, не може да се проведе по обратен начин без постоянни модификации в заобикаляща среда.

Едно от изводите от този принцип е, че енергията, освободена, когато температурата спадне от една стойност на Ta до друга Tb, е, че тя не се трансформира напълно в механична енергия, а енергийната ефективност на тази трансформация е най-много 1-Tb / Ta. Това реши един от основните проблеми на физика на своето време, като учените теоретизираха дали е възможно напълно да се преобразува топлинната енергия в работа механик.