Rudolf Clausius: biografija i doprinosi ovog njemačkog fizičara i matematičara

Smatra se jednim od osnivača termodinamike, Rudolf Clausius je jedan od vodeće osobe ne samo u njemačkoj fizici 19. stoljeća, nego i u europskoj znanosti o njegovo stoljeće.

Vrlo vješt u fizici i matematici, bio je primjer koji su slijedili i drugi znanstvenici poput Škota Jamesa Maxwella, jednog od znanstvenika elektromagnetske teorije.

Ispod ćete pronaći a biografija Rudolfa Clausiusa u kojem ćemo vidjeti koji su bili njegovi glavni doprinosi na polju fizike.

• Povezani članak: "10 grana fizike i njihova polja znanja"

Kratka biografija Rudolfa Clausiusa

Rudolf Clausius bio je njemački fizičar i matematičar poznat po tome što je bio jedan od utemeljitelja termodinamike, koji je formulirao drugi od zakona koji čine ova načela.. On je, zajedno s drugim slavnim ličnostima kao što su britanski fizičari William Thomson, Lord Kelvin i James Joule, razvio ove zakone. fizike, budući da je francuski fizičar Nicolas Léonard Sadi Carnot koji je zaslužan za postavljanje prvog zakona termodinamika.

Najrelevantnije studije Rudolfa Clausiusa bavile su se utjecajem topline na različite tekućine i materijale, podižući kinetičku teoriju o ponašanju atoma i molekula.

Rođenje i rane godine

Rudolph Julius Emmanuel Clausius rođen je 2. siječnja 1822. u Köslinu, Pruska, današnji Koszalin, Poljska. Njegov je otac bio protestant i vodio je malu školu u koju je pohađao mladi Rudolf Clausius tijekom svojih ranih godina formiranja.

Kasnije je upisao gimnaziju (njemačku gimnaziju) u gradu Stettinu, danas Szczecin u Poljskoj, gdje će nastaviti školovanje.

Sveučilišno obrazovanje

Godine 1840. upisao se na Sveučilište u Berlinu. Tamo je počeo pohađati sate povijesti, ali je ubrzo taj predmet promijenio u znanost i za učitelje je imao fizičara Georga Simona Ohma i matematičara Richarda Dedekinda.

Proučavajući matematiku i fiziku, Clausius je otkrio da su to grane znanja koje su im dane posebno dobro, što ih je definitivno učinilo njegovom profesijom kada je završio studij u Berlinu godine 1844.

Kasnije Clausius studirao na Sveučilištu u Halleu, gdje je doktorirao fiziku 1847 zahvaljujući svom radu na optičkim efektima koji nastaju na planeti Zemlji kao posljedica postojanja atmosfere. Iako je ovaj rad pokazao neke greške u pristupu, poslužio je Clausiusu da to pokaže Imao je velike darove za matematiku i fiziku, čime je stekao ugled u znanstvenoj zajednici Njemački.

• Možda će vas zanimati: "5 doba povijesti (i njihove karakteristike)"

Prva znanstvena istraživanja

Prvi eksperimentalni pothvati Rudolfa Clausiusa započeli su 1849. godine proučavanjem zakona koji reguliraju odnose između tlaka i temperature. Naknadno bio bi posvećen proučavanju različitih tvari i na kojoj temperaturi one proključaju, crtajući prve krivulje ključanja.

Njegov život će poprimiti posebnu važnost u znanstvenom polju njegove zemlje od 1850., kada je dobio mjesto profesora fizike na Kraljevskoj školi za inženjerstvo i topništvo u Berlinu, gdje će ostati do 1855. godine. Osim ovog položaja, Rudolf Clausius je također služio na Sveučilištu u Berlinu kao privatni docent, profesor koji je mogao predaje na sveučilištu, ali da su njegove naknade plaćali izravno njegovi studenti, a ne oni institucija.

Vrhunac ovog razdoblja u životu Rudolfa Clausiusa bio je objavljivanje 1850. njegovog najvažnijeg djela: "O silama kretanja uzrokovanim toplinom".

• Povezani članak: "Hermann von Helmholtz: biografija ovog njemačkog liječnika i fizičara"

Razvijanje kinetičke teorije

Godine 1855. Clausius je napustio Njemačku i dobio mjesto profesora na Švicarskom saveznom tehnološkom institutu u Zürichu. Dvije godine kasnije fokusiran na proučavanje u području kinetičke teorije, eksperimentirao u ovom trenutku s konceptom "slobodne srednje putanje čestice", pojam koji se odnosi na udaljenost između dva susreta, jedan za drugim, molekula koje čine plin. Ovaj Clausiusov doprinos bio bi vrlo relevantan za područje fizike njegova vremena.

Rudolf Clausius će nekoliko godina ostati na Švicarskom saveznom institutu za tehnologiju, gdje će predavati nastavu fizike. Promijenit će mjesto 1867., preselivši se u Würzburg, gdje će također raditi kao učitelj do 1869. Članstvo u Kraljevskom društvu u Londonu 1868, jer su njegova slava i njegova istraživanja već bili poznati na europskoj razini. Otišao bi na Sveučilište u Bonnu da predaje fiziku, instituciju u kojoj će raditi do kraja života.

Upravo radeći u Bonnu kada je u 50. godini izbio Francusko-pruski rat (1870.-1871.). Tijekom sukoba organizirao je, zajedno s nekoliko svojih učenika, dobrovoljački zbor hitne pomoći. Usljed sudjelovanja u ratu, Clausius je zadobio ozljedu noge, što mu je do kraja života izazvalo veliku nelagodu. No, ozljeda mu je donijela priznanje u njemačkom društvu i zahvaljujući svom herojskom djelovanju Rudolf Clausius je dobio Željezni križ.

• Možda će vas zanimati: "Niels Bohr: biografija i doprinosi ovog danskog fizičara"

Posljednje godine i smrt

Tijekom posljednjih godina života Rudolf Clausius se posvetio svojoj djeci i malo je ostavio istraživanje po strani. Nadalje, s ratnom ranom zadobivenom tijekom rata, nije se mogao lako kretati, zbog čega je više volio ostati u Bonnu nego putovati onoliko koliko je imao u mladosti. Ipak, Clausius je nastavio predavati na Sveučilištu u Bonnu do svoje smrti.

Rudolf Clausius preminuo je 24. kolovoza 1888. u Bonnu u Njemačkoj u 66. godini života. Njegova prva žena, Adelheid Rimpau, umrla je 1875., ostavivši ga na brigu o njihovo šestero djece, a Clausius se ponovno oženio 1886., ovaj put sa Sophie Stack s kojom je dobio sina.

Zahvalnice ovom fizičaru i matematičaru

Rudolf Clausius je 1870. dobio Huygensovu medalju, a 1879. dobio je Copleyjevu medalju., priznanje koje dodjeljuje Kraljevsko društvo iz Londona onima koji su dali važan doprinos u području biologije ili fizike.

Godine 1878 imenovan je članom Švedske kraljevske akademije znanosti a 1882. dodijelio mu je počasni doktorat Sveučilišta u Würzburgu. Godine 1883. dobio je Ponceletovu nagradu, koju je dodijelila Francuska akademija znanosti svim znanstvenicima koji su dali značajan doprinos znanosti općenito. Rudolf Clausius je nastavio primati počasti dugo nakon svoje smrti. Godine 1935. krater na Mjesecu dobio je ime po njegovom prezimenu: Clausiusov krater.

Znanstveni doprinosi Rudolfa Clausiusa

Postoji nekoliko doprinosa koje je Rudolf Clausius dao fizici. Sljedeće ćemo vidjeti koji su najistaknutiji aspekti njegovih otkrića i teorija.

Kinetička teorija plinova

1857. objavio je prvu cjelovitu teoriju o kinetičkoj teoriji materije.. Za to je koristio statističku mehaniku, uspostavljajući idealan model za strukturu plinova. Primjenjujući zakone mehanike, Clausius je zaključio vanjsko ili makroskopsko ponašanje ovi plinovi temeljeni na hipotezama o statističkom ponašanju molekula ovih tekućine.

Zaključio je da, budući da se molekularni sudari događaju između molekula u pokretu i elastičnosti, u svakom trenutku unutar plina će se nalaziti molekule koje se kreću u svim smjerovima i svim mogućim brzinama. Ukupna energija translacije ovih molekula daje mjeru kalorijskog sadržaja plina, a njihova kinetička energija izravno ovisi o temperaturi plina.

Clausiusov rad na pojedinačnim molekulama plinova smatra se ključnim za koncepciju kinetičke teorije plinova. Kinetičku teoriju je izvorno razvio James Maxwell 1859. godine, ali se vrlo ozloglašeno temelji na djelu Rudolfa Clausiusa.. Zanimljivo je da je istu teoriju kritizirao Clausius, nešto što je poslužilo Maxwellu da ažurira svoju kinetičku teoriju 1867.

Još jedan Clausiusov doprinos na ovom području bio je razvoj kriterija za razlikovanje atoma i molekula. Prema njemu, molekule plina bile su složena tijela, sa sastavnim dijelovima koji se kreću. Danas je ideja o molekuli čestica sastavljena od drugih atoma, nešto što je vrlo uobičajeno plinovi kao što su kisik, dušik ili vodik te također druge tvari poput vode ili ozon.

Drugi zakon termodinamike

Zajedno s drugim velikim znanstvenicima svog vremena, Rudolf Clausius se smatra jednim od osnivača termodinamike.. On je zaslužan za prijedlog drugog zakona ovih principa koji kaže da toplina nikada ne može sama prijeći s hladnijeg tijela na toplije.

Ovaj princip, također nazvan princip entropije, koncept koji je on sam uveo i definirao 1865. godine, potvrđuje da u praksi tehnika koraka procesa Toplina tijela na višoj temperaturi od drugog koje je na nižoj temperaturi ne može se izvesti na inverzan način bez trajnih modifikacija u okoliš.

Jedna od dedukcija iz ovog principa je da energija koja se oslobađa kada temperatura padne s jedne vrijednosti Ta na drugu Tb je da se ne pretvara u potpunosti u mehaničku energiju, a energetska učinkovitost ove transformacije je najviše 1-Tb / Ta. Time je riješen jedan od glavnih problema fizike svog vremena, sa znanstvenicima koji su teoretizirali o tome je li moguće u potpunosti pretvoriti toplinsku energiju u rad mehaničar.