Rudolf Clausius: biografia e contribuições deste físico e matemático alemão

Considerado um dos fundadores da termodinâmica, Rudolf Clausius é um dos figuras importantes não apenas na física alemã do século 19, mas também na ciência europeia da seu século.

Muito hábil em física e matemática, foi um exemplo a ser seguido por outros cientistas como o escocês James Maxwell, um dos estudiosos da teoria eletromagnética.

Abaixo você encontrará um biografia de Rudolf Clausius no qual veremos quais foram suas principais contribuições para o campo da física.

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Biografia curta de Rudolf Clausius

Rudolf Clausius foi um físico e matemático alemão conhecido por ser um dos fundadores da termodinâmica, sendo ele quem formulou a segunda das leis que compõem esses princípios.. Ele, junto com outras figuras ilustres como os físicos britânicos William Thomson, Lord Kelvin e James Joule, desenvolveram essas leis. física, sendo o físico francês Nicolas Léonard Sadi Carnot a quem se atribui o surgimento da primeira das leis da termodinâmica.

Os estudos mais relevantes de Rudolf Clausius trataram do efeito do calor em diferentes fluidos e materiais, levantando a teoria cinética sobre o comportamento de átomos e moléculas.

Nascimento e primeiros anos

Rudolph Julius Emmanuel Clausius nasceu em 2 de janeiro de 1822 em Köslin, Prússia, atual Koszalin, Polônia. Seu pai era protestante e dirigia uma pequena escola onde o jovem Rudolf Clausius freqüentaria durante seus primeiros anos de formação.

Mais tarde, ele entrou no ginásio (colégio alemão) na cidade de Stettin, hoje Szczecin na Polônia, onde continuaria seus estudos.

Formação universitaria

Em 1840 ele entrou na Universidade de Berlim. Lá ele começou a frequentar aulas de história, mas logo mudou a disciplina para ciências e teve como professores o físico Georg Simon Ohm e o matemático Richard Dedekind.

Estudando matemática e física, Clausius descobriu que eram ramos do conhecimento que lhes foram dados especialmente bem, tornando-os definitivamente sua profissão quando terminou os estudos em Berlim, em 1844.

Mais tarde clausius estudou na Universidade de Halle, onde obteve o doutorado em física em 1847 graças ao seu trabalho sobre os efeitos ópticos que ocorrem no planeta Terra como consequência da existência da atmosfera. Embora este trabalho apresente alguns erros em termos de abordagem, serviu a Clausius para mostrar que Ele tinha grandes dotes para a matemática e a física, tornando-se uma reputação entre a comunidade científica Alemão.

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Primeiras investigações científicas

Os primeiros empreendimentos experimentais de Rudolf Clausius começaram em 1849 com o estudo das leis que regem as relações entre pressão e temperatura. Subseqüentemente seria dedicado ao estudo de diferentes substâncias e a que temperatura elas levam para ferver, traçando as primeiras curvas de ebulição.

Sua vida começaria a adquirir especial relevância no campo científico de seu país a partir de 1850, quando obteve um lugar como professor de física na Escola Real de Engenharia e Artilharia de Berlim, onde permaneceria até 1855. Além dessa posição, Rudolf Clausius também atuou na Universidade de Berlim como privatdozent, um professor que poderia lecionava na universidade, mas suas taxas eram pagas diretamente por seus alunos, e não pelo instituição.

O destaque deste período na vida de Rudolf Clausius foi a publicação em 1850 do que seria sua obra mais importante: “Sobre as forças de movimento causadas pelo calor".

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Desenvolvendo a teoria cinética

Em 1855, Clausius deixou a Alemanha e obteve um cargo de professor no Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique. Dois anos depois focado em estudos no campo da teoria cinética, experimentou nesta época com o conceito de "caminho médio livre de uma partícula", termo que se refere à distância entre dois encontros, um após o outro, das moléculas que compõem um gás. Essa contribuição de Clausius seria muito relevante para o campo da física de sua época.

Rudolf Clausius permaneceria no Instituto Federal de Tecnologia da Suíça por vários anos, onde daria aulas de física. Ele mudaria de lugar em 1867, mudando-se para Würzburg, onde também trabalharia como professor até 1869 e obtendo membro da Royal Society of London em 1868, porque a sua fama e as suas pesquisas já eram conhecidas a nível europeu. Ele iria para a Universidade de Bonn para dar aulas de física, uma instituição onde trabalharia pelo resto de sua vida.

Precisamente trabalhando em Bonn quando, aos 50 anos, estourou a Guerra Franco-Prussiana (1870-1871). Durante o conflito, ele organizou, junto com vários de seus alunos, um corpo de ambulâncias voluntário. Como resultado de seu envolvimento na guerra, Clausius sofreu uma lesão na perna, que lhe causou grande desconforto pelo resto de sua vida. No entanto, a lesão trouxe-lhe reconhecimento na sociedade alemã e, graças à sua ação heróica, Rudolf Clausius recebeu a Cruz de Ferro.

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Últimos anos e morte

Nos últimos anos de vida Rudolf Clausius se dedicou aos filhos e deixou um pouco de lado as pesquisas.. Além disso, com o ferimento de guerra sofrido durante a guerra, ele não podia se mover facilmente, fazendo-o preferir ficar em Bonn em vez de viajar tanto quanto fazia na juventude. No entanto, Clausius continuou ensinando na Universidade de Bonn até sua morte.

Rudolf Clausius morreu em 24 de agosto de 1888 em Bonn, Alemanha, aos 66 anos. Sua primeira esposa, Adelheid Rimpau, morreu em 1875, deixando-o aos cuidados de seus seis filhos, e Clausius se casou novamente em 1886, desta vez com Sophie Stack com quem teve um filho.

Agradecimentos a este físico e matemático

Em 1870, Rudolf Clausius foi agraciado com a Medalha Huygens e, em 1879, recebeu a Medalha Copley, reconhecimento concedido pela Royal Society of London àqueles que fizeram contribuições importantes no campo da biologia ou da física.

No ano de 1878 foi nomeado membro da Real Academia Sueca de Ciências e, em 1882, recebeu um doutorado honorário pela Universidade de Würzburg. Em 1883, ele recebeu o Prêmio Poncelet, concedido pela Academia Francesa de Ciências a todos os cientistas que fizeram contribuições significativas para a ciência em geral. Rudolf Clausius continuou a receber homenagens muito depois de sua morte. Em 1935, uma cratera na Lua recebeu o nome de seu sobrenome: cratera de Clausius.

Contribuições científicas de Rudolf Clausius

Existem várias contribuições de Rudolf Clausius para a física. A seguir, veremos quais são os aspectos mais notáveis ​​de suas descobertas e teorias.

Teoria cinética dos gases

Em 1857, ele publicou a primeira teoria completa sobre a teoria cinética da matéria.. Para isso, utilizou a mecânica estatística, estabelecendo um modelo ideal para a estrutura dos gases. Aplicando leis da mecânica, Clausius deduziu o comportamento externo ou macroscópico de esses gases com base em hipóteses sobre o comportamento estatístico das moléculas destes fluidos.

Ele deduziu que, porque as colisões moleculares ocorrem entre as moléculas em movimento e com elasticidade, a cada instante, haverá moléculas dentro do gás movendo-se em todas as direções e em todas as velocidades possíveis. A energia total de translação dessas moléculas dá a medida do conteúdo calórico do gás, e sua energia cinética depende diretamente da temperatura do gás.

O trabalho de Clausius nas moléculas individuais dos gases é considerado crucial para a concepção da teoria cinética dos gases. A teoria cinética foi originalmente desenvolvida por James Maxwell em 1859, mas baseada notoriamente no trabalho de Rudolf Clausius.. Curiosamente, essa mesma teoria foi criticada por Clausius, o que serviu a Maxwell para atualizar sua teoria cinética em 1867.

Outra contribuição de Clausius neste campo foi desenvolver um critério para diferenciar átomos de moléculas. Segundo ele, as moléculas de gás são corpos complexos, com partes constituintes que se movem. Hoje, a ideia de molécula é uma partícula formada por outros átomos, algo muito comum em gases como oxigênio, nitrogênio ou hidrogênio e também outras substâncias como água ou ozônio.

Segunda lei da termodinâmica

Junto com outros grandes cientistas de sua época, Rudolf Clausius é considerado um dos fundadores da termodinâmica. Ele é creditado com a proposição da segunda lei desses princípios, que diz que o calor nunca pode passar por si mesmo de um corpo mais frio para um mais quente.

Esse princípio, também denominado princípio da entropia, conceito que ele mesmo introduziu e definiu em 1865, afirma que, na prática, a técnica do processo de passos. O calor de um corpo a uma temperatura mais elevada do que outro que está a uma temperatura mais baixa não pode ser realizado de forma inversa sem modificações permanentes no ambiente.

Uma das deduções deste princípio é que a energia liberada quando a temperatura cai de um valor de Ta para outro Tb é que ela não é completamente transformada em energia mecânica, e a eficiência energética dessa transformação é de no máximo 1-Tb / Ta. Isso resolveu um dos principais problemas do física de seu tempo, com cientistas teorizando sobre se era ou não possível converter totalmente a energia térmica em trabalho mecânico.