Rudolf Clausius: biografi og bidrag fra denne tyske fysiker og matematiker

Anses som en af ​​grundlæggerne af termodynamikken, Rudolf Clausius er en af ​​de førende skikkelser ikke kun i 1800-tallets tyske fysik, men også i europæisk videnskab af hans århundrede.

Han var meget dygtig i både fysik og matematik og var et eksempel, der skulle følges af andre videnskabsmænd, såsom skotten James Maxwell, en af ​​de lærde inden for elektromagnetisk teori.

Nedenfor finder du en biografi om Rudolf Clausius hvor vi vil se, hvad der var hans vigtigste bidrag til fysikkens område.

• Relateret artikel: "De 10 grene af fysik og deres vidensområder"

Kort biografi om Rudolf Clausius

Rudolf Clausius var en tysk fysiker og matematiker kendt for at være en af ​​grundlæggerne af termodynamikken, idet han formulerede den anden af ​​de love, der udgør disse principper. Han udviklede sammen med andre berømte skikkelser såsom de britiske fysikere William Thomson, Lord Kelvin og James Joule disse love. fysik, som den franske fysiker Nicolas Léonard Sadi Carnot, som er krediteret for at have rejst den første af lovene i termodynamik.

De mest relevante undersøgelser af Rudolf Clausius omhandlede effekten af ​​varme på forskellige væsker og materialer, hvilket hævede den kinetiske teori om atomers og molekylers adfærd.

Fødsel og tidlige år

Rudolph Julius Emmanuel Clausius blev født den 2. januar 1822 i Köslin, Preussen, det nuværende Koszalin, Polen. Hans far var protestant og drev en lille skole, hvor den unge Rudolf Clausius ville gå i sine tidlige formeringsår.

Senere kom han ind på gymnasiet (tysk gymnasium) i byen Stettin, nu Stettin i Polen, hvor han ville fortsætte sin uddannelse.

Universitetsuddannelse

I 1840 kom han ind på universitetet i Berlin. Der begyndte han at deltage i historietimer, men skiftede hurtigt det fag til naturvidenskab og havde som lærere fysikeren Georg Simon Ohm og matematikeren Richard Dedekind.

Ved at studere matematik og fysik opdagede Clausius, at de var grene af viden, som blev givet til dem især godt, hvilket gjorde dem helt sikkert til hans erhverv, da han afsluttede deres studier i Berlin i 1844.

Senere Clausius studerede ved universitetet i Halle og opnåede der en doktorgrad i fysik i 1847 takket være hans arbejde med de optiske effekter, der opstår på planeten Jorden som en konsekvens af atmosfærens eksistens. Selvom dette arbejde præsenterede nogle fejl med hensyn til tilgang, tjente det Clausius til at vise det Han havde store gaver til matematik og fysik, hvilket gjorde sig selv til et ry blandt det videnskabelige samfund Tysk.

• Du kan være interesseret i: "Historiens 5 aldre (og deres karakteristika)"

Første videnskabelige undersøgelser

Rudolf Clausius' første eksperimentelle satsninger begyndte i 1849 med studiet af lovene, der styrer forholdet mellem tryk og temperatur. Efterfølgende ville være dedikeret til undersøgelse af forskellige stoffer og ved hvilken temperatur de tager for at koge, tegne de første kogekurver.

Hans liv ville begynde at få særlig relevans inden for det videnskabelige område i hans land fra 1850, da han opnåede en plads som professor i fysik ved Royal School of Engineering and Artillery i Berlin, hvor han ville blive indtil 1855. Ud over denne stilling tjente Rudolf Clausius også ved universitetet i Berlin som privatdozent, en professor, der kunne undervise på universitetet, men at hans honorarer blev betalt direkte af hans studerende i stedet for af institution.

Højdepunktet i denne periode i Rudolf Clausius liv var udgivelsen i 1850 af, hvad der ville være hans vigtigste værk: "Om bevægelseskræfterne forårsaget af varme".

• Relateret artikel: "Hermann von Helmholtz: biografi om denne tyske læge og fysiker"

Udvikling af den kinetiske teori

I 1855 forlod Clausius Tyskland og fik en lærerstilling ved det schweiziske føderale teknologiske institut i Zürich. To år senere fokuseret på at studere inden for kinetisk teori, eksperimenterede på dette tidspunkt med begrebet "den frie middelvej for en partikel", et udtryk, der refererer til afstanden mellem to møder, det ene efter det andet, af de molekyler, der udgør en gas. Dette bidrag fra Clausius ville være meget relevant for hans tids fysik.

Rudolf Clausius ville forblive på det schweiziske føderale teknologiske institut i flere år, hvor han ville undervise i fysikklasser. Han ville skifte plads i 1867, flytte til Würzburg, hvor han også ville arbejde som lærer indtil 1869 og opnå medlemskab af Royal Society of London i 1868, fordi hans berømmelse og hans forskning allerede var kendt på europæisk plan. Han ville gå til universitetet i Bonn for at undervise i fysik, en institution, hvor han ville arbejde resten af ​​sit liv.

Netop arbejdet i Bonn, da den fransk-preussiske krig i en alder af 50 år brød ud (1870-1871). Under konflikten organiserede han sammen med flere af sine elever et frivilligt ambulancekorps. Som følge af sit engagement i krigen fik Clausius en benskade, som gav ham stort ubehag resten af ​​livet. Men skaden bragte ham anerkendelse i det tyske samfund, og takket være hans heroiske handling modtog Rudolf Clausius Jernkorset.

• Du kan være interesseret i: "Niels Bohr: biografi og bidrag fra denne danske fysiker"

Sidste år og død

I løbet af sine sidste leveår viede Rudolf Clausius sig til sine børn og lagde forskningen lidt til side. Med det krigssår, han fik under krigen, kunne han desuden ikke bevæge sig let, hvilket gjorde, at han foretrækker at blive i Bonn frem for at rejse så meget, som han havde i sin ungdom. Ikke desto mindre fortsatte Clausius med at undervise ved universitetet i Bonn indtil sin død.

Rudolf clausius døde den 24. august 1888 i Bonn, Tyskland, i en alder af 66 år. Hans første kone, Adelheid Rimpau, var død i 1875 og efterlod ham i deres seks børns varetægt, og Clausius giftede sig igen i 1886, denne gang med Sophie Stack, som han fik en søn med.

Tak til denne fysiker og matematiker

I 1870 blev Rudolf Clausius tildelt Huygens-medaljen, og i 1879 modtog han Copley-medaljen, anerkendelse givet af Royal Society of London til dem, der har ydet vigtige bidrag inden for biologi eller fysik.

I året 1878 blev udnævnt til medlem af Det Kongelige Svenske Videnskabsakademi og i 1882 blev han tildelt en æresdoktorgrad af universitetet i Würzburg. I 1883 modtog han Poncelet-prisen, der uddeles af det franske videnskabsakademi til alle videnskabsmænd, der har ydet væsentlige bidrag til videnskaben i almindelighed. Rudolf Clausius er blevet ved med at modtage hæder længe efter sin død. I 1935 blev et krater på Månen opkaldt efter hans efternavn: Clausius-krateret.

Videnskabelige bidrag af Rudolf Clausius

Der er flere bidrag, som Rudolf Clausius har givet til fysikken. Dernæst vil vi se, hvad der er de mest bemærkelsesværdige aspekter af hans opdagelser og teorier.

Kinetisk teori om gasser

I 1857 udgav han den første fuldstændige teori om den kinetiske teori om stof.. Til dette brugte han statistisk mekanik og etablerede en ideel model for strukturen af ​​gasser. Ved at anvende mekanikkens love udledte Clausius den ydre eller makroskopiske adfærd af disse gasser baseret på hypoteser om den statistiske adfærd af disses molekyler væsker.

Han udledte, at fordi molekylære kollisioner forekommer mellem molekyler i bevægelse og med elasticitet, i hvert øjeblik vil der være molekyler inde i gassen, der bevæger sig i alle retninger og med alle mulige hastigheder. Den samlede oversættelsesenergi af disse molekyler giver målet for gassens kalorieindhold, og deres kinetiske energi afhænger direkte af gassens temperatur.

Clausius' arbejde med de enkelte molekyler af gasser anses for at være afgørende for opfattelsen af ​​den kinetiske teori om gasser. Den kinetiske teori blev oprindeligt udviklet af James Maxwell i 1859, men baseret meget notorisk på arbejdet af Rudolf Clausius.. Mærkeligt nok blev denne samme teori kritiseret af Clausius, noget der tjente Maxwell til at opdatere sin kinetiske teori i 1867.

Et andet af Clausius' bidrag på dette område var at udvikle et kriterium til at skelne mellem atomer og molekyler. Ifølge ham var gasmolekyler komplekse kroppe, med bestanddele, der bevæger sig. I dag er ideen om et molekyle en partikel, der består af andre atomer, noget meget almindeligt i gasser som ilt, nitrogen eller brint og også andre stoffer som vand el ozon.

Termodynamikkens anden lov

Sammen med andre store videnskabsmænd fra sin tid betragtes Rudolf Clausius som en af ​​grundlæggerne af termodynamikken. Han tilskrives forslaget i den anden lov i disse principper, der siger, at varme aldrig kan passere af sig selv fra en koldere krop til en varmere.

Dette princip, også kaldet entropiprincippet, et begreb som han selv introducerede og definerede i 1865, bekræfter, at trinprocesteknikken i praksis Varmen af ​​et legeme ved en højere temperatur end et andet, der har en lavere temperatur, kan ikke udføres på en omvendt måde uden permanente ændringer i miljø.

Et af fradragene fra dette princip er, at den energi, der frigives, når temperaturen falder fra en Ta-værdi til en anden Tb, er, at den ikke er fuldstændig omdannet til mekanisk energi, og energieffektiviteten af ​​denne transformation er højst 1-Tb/Ta. Dette løste et af hovedproblemerne hans tids fysik, med videnskabsmænd, der teoretiserede om, hvorvidt det var muligt fuldt ud at omdanne varmeenergi til arbejde mekaniker.